JP5530717B2 - Mapped node in a wire network that provides power / communication and load identification - Google Patents

Description

関連出願に対する相互参照
本願は、その開示が本明細書に組み込まれる、2006年10月27日出願の米国仮出願第60/863,328号、および2007年6月18日出願の米国仮出願第60/944,645号の利益を主張する。 CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS This application is a U.S. provisional application No. 60 / 863,328 filed on Oct. 27, 2006 and U.S. Provisional Application No. 60 / filed on Jun. 18, 2007, the disclosures of which are incorporated herein. Claim the benefit of 944,645.

本開示は、それ自体を識別するように構成することができるノードを含む配線網をマッピングし、他のノードに対するノード位置を求め、電気配線図を生成するシステムおよび方法に関する。   The present disclosure relates to a system and method for mapping a wiring network including nodes that can be configured to identify itself, determining node positions relative to other nodes, and generating electrical wiring diagrams.

建築物が建設されるとき、設計図中の電気器具の配置に関する詳細な計画があることがあり、またはないことがある。それが存在する場合、建設中に、元の計画は未変更のままで、顧客の要望の変更または電気技術者による個人的決定のために、計画が頻繁に「その場で」変更されることがある。電気的設置作業が完了したとき、通常は、電気技術者は、電気サービスボックスのカバー内部の紙ラベル上に、「ストーブ」、「冷蔵庫」、「2階寝室」、または恐らくは「フロントオフィス」などの事柄を記したいくつかの言葉を置くことがあるが、どんな装置(アウトレット、スイッチなど)が実際に特定の回路に接続され、または互いに接続されるかはまだ謎のままであることを知っている。その答えは、壁の後ろまたは天井の上の絡み合ったワイヤにある。   When a building is built, there may or may not be a detailed plan for the placement of the appliances in the blueprint. If it exists, during construction, the original plan remains unchanged and the plan is frequently changed "on the fly" due to changes in customer demand or personal decisions by an electrician There is. When the electrical installation work is complete, the electrician usually has a "stove", "refrigerator", "second floor bedroom", or perhaps "front office" on a paper label inside the cover of the electrical service box I know that it is still a mystery what devices (outlets, switches, etc.) are actually connected to a specific circuit or connected to each other. ing. The answer lies in the intertwined wires behind the wall or above the ceiling.

電気サービスに伴う問題があるとき、かつ/または建築物内で後の作業を行う必要がある場合、建築物がどのように配線されているかを見つけるのに、大量の時間がつぎ込まれることがある。例えば、安全の問題を評価および診断しようと試みることは困難であることがある。どのように回路がレイアウトされているかを知ることが、原因を理解および診断するのに重要となる可能性があるからである。さらに、電気的再作業が建築物に対して完了する前に、既存の装置が互いにどのように接続されているか、および既存の装置が属するブレーカ/回路に既存の装置がどのように接続されるかを知ることが重要となることがある。   When there is a problem with electrical service and / or if you need to do later work in the building, it can take a lot of time to find out how the building is wired . For example, it may be difficult to attempt to assess and diagnose safety issues. This is because knowing how the circuit is laid out can be important in understanding and diagnosing the cause. In addition, before the electrical rework is completed for the building, how the existing equipment is connected to each other and how the existing equipment is connected to the breaker / circuit to which the existing equipment belongs It may be important to know.

上記に加えて、エネルギーコストおよび効率に対する重要視が高まるにつれて、家屋または建築物内の電力使用量を適切に監視する能力がさらに重要になりつつある。どの装置が特定の回路に接続されるか、および実際には、どのようにそのように装置が互いに接続され、物理的に建築物内に位置するかを知ることにより、エネルギーがどのように、どこで使用されているかについてより多くの情報をもたらすことができる。電力使用量およびコストを監視することは、建築物所有者および/または居住者のコストと、電力システムに対する負荷の両方を低減するために使用量をどのように調節するかについてのより良い理解を、建築物所有者および/または居住者に与えることができる。   In addition to the above, as the emphasis on energy costs and efficiency increases, the ability to properly monitor power usage within a house or building is becoming more important. By knowing which devices are connected to a particular circuit, and in fact how they are connected to each other and physically located in the building, how energy is It can provide more information about where it is used. Monitoring power usage and costs provides a better understanding of how to adjust usage to reduce both the cost of building owners and / or residents and the load on the power system. Can be given to building owners and / or residents.

米国仮出願第60/863,328号US Provisional Application No. 60 / 863,328 米国仮出願第60/944,645号US Provisional Application No. 60 / 944,645

本開示の一態様は、ノードを含むシステムに関する。ノードは、アウトレットまたはスイッチと、第1組の接点とを含むことができる。システムはまた、第1組の接点と係合して、アプライアンスに電力および/または通信を供給するように構成された第2組の接点を含むアプライアンスをも含むことができる。さらに、アプライアンスは、アウトレットまたはスイッチに対するアクセスを実現する開口を画定することができる。   One aspect of the present disclosure relates to a system including a node. The node can include an outlet or switch and a first set of contacts. The system can also include an appliance that includes a second set of contacts configured to engage the first set of contacts to provide power and / or communication to the appliance. In addition, the appliance can define an opening that provides access to the outlet or switch.

本開示の別の態様は、ノードに取り付けられるアプライアンスに関し、ノードは、アウトレットまたはスイッチと、第1組の接点とを含む。アプライアンスは、ノードの第1組の接点と係合する第2組の接点と、ノードのアウトレットまたはスイッチへのアクセスを実現するように構成された開口とを含むことができる。   Another aspect of the present disclosure relates to an appliance attached to a node, the node including an outlet or switch and a first set of contacts. The appliance can include a second set of contacts that engage the first set of contacts of the node and an opening configured to provide access to the outlet or switch of the node.

本開示の別の態様は、負荷識別を実現する方法に関する。この方法は、電流を監視することのできるノードを設けること、AC配電網からノードを通じて電流を引き込むこと、ノードに関連する装置で使用される電流を変調し、増分電流パルスの識別可能なシーケンスを生成すること、変調後電流をノードで測定すること、およびシリアル番号を識別することを含むことができる。   Another aspect of the present disclosure relates to a method for implementing load identification. This method includes providing a node that can monitor current, drawing current from the AC distribution network through the node, modulating the current used in the device associated with the node, and creating an identifiable sequence of incremental current pulses. Generating, measuring the modulated current at the node, and identifying the serial number.

本開示の別の態様は、安全システムに関する。安全システムは、電力を供給するいくつかの接点を含むアウトレットと、接点が少なくとも2つのプロングによって係合されるかどうかを検出する回路およびセンサを含むノードエレクトロニクスとを含むことができ、接点が少なくとも2つのプロングによって係合される場合、電力がアウトレットに供給され、接点が少なくとも2つのプロングによって係合されない場合、電力がアウトレットから取り外される。   Another aspect of the present disclosure relates to a safety system. The safety system can include an outlet that includes a number of contacts that provide power and node electronics that includes circuitry and sensors that detect whether the contacts are engaged by at least two prongs, where the contacts are at least When engaged by two prongs, power is supplied to the outlet and when the contacts are not engaged by at least two prongs, power is removed from the outlet.

添付の図面と共に行われる実施形態の以下の説明を参照することにより、本明細書に記載の特徴、およびそれを達成する方式をより明らかにすることができ、より良く理解することができる。   BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The features described herein and the manner in which the same are accomplished can be better understood and better understood by referring to the following description of embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings.

本明細書で企図される例示的システムの略図である。1 is a schematic diagram of an exemplary system contemplated herein. ノードエレクトロニクスの一例の略図である。1 is a schematic diagram of an example of node electronics. 2重アウトレットレセプタクルおよびレセプタクル用のノードエレクトロニクスの一例の略図である。2 is a schematic diagram of an example of a dual outlet receptacle and node electronics for the receptacle. 2路スイッチ内のノードエレクトロニクスの略図である。2 is a schematic diagram of node electronics in a two-way switch. 3路スイッチ内のノードエレクトロニクスの略図である。2 is a schematic diagram of node electronics in a three-way switch. 「並列」に配線されたノードと、「直列」に配線されたノードの略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of nodes wired in “parallel” and nodes wired in “series”; ブレーカで使用されるノードエレクトロニクスの略図である。1 is a schematic diagram of node electronics used in a breaker. 同期の方法の一例である。It is an example of the method of synchronization. ノードを特定の回路と関連付ける方法の一例である。It is an example of the method of associating a node with a specific circuit. 回路内のノードをマッピングする方法の一例である。It is an example of the method of mapping the node in a circuit. 回路上のノードのマップを含むシステムと対話するディスプレイインターフェースの一例である。FIG. 2 is an example of a display interface that interacts with a system that includes a map of nodes on a circuit. 回路上の特定のノードに関する情報を表示するシステムと対話するディスプレイインターフェースの一例である。FIG. 2 is an example of a display interface that interacts with a system that displays information about a particular node on a circuit. 建築物全体にわたる電力使用量に関する情報を与えるディスプレイインターフェースの一例である。It is an example of the display interface which provides the information regarding the electric power consumption over the whole building. 建築物全体にわたる電力使用量のコストに関する情報を与えるディスプレイインターフェースの一例である。FIG. 4 is an example of a display interface that provides information regarding the cost of power usage across a building. 単一の部屋内の電力の使用量と、その部屋全体にわたるノードの相対位置とに関する情報を与えるディスプレイインターフェースの一例である。FIG. 5 is an example of a display interface that provides information about power usage in a single room and the relative position of nodes throughout the room. 単一のノードに関する電力の使用量に関する情報を与えるディスプレイインターフェースの一例である。FIG. 6 is an example of a display interface that provides information regarding power usage for a single node. FIG. ウォールプレートに埋め込まれたアプライアンスの一例である。It is an example of the appliance embedded in the wall plate. アプライアンス上の1組の接点と係合する接点を含むアウトレットの一例である。FIG. 3 is an example of an outlet that includes contacts that engage a set of contacts on an appliance. アウトレット上の1組の接点と係合する接点を含むアプライアンスの一例である。1 is an example of an appliance that includes contacts that engage a set of contacts on an outlet. アプライアンスに電力を供給するシステムの一例の略図である。1 is a schematic diagram of an example system for supplying power to an appliance. アプライアンス上の1組の接点と係合する接点を含むアウトレットの図である。FIG. 4 is an outlet view including contacts that engage a set of contacts on the appliance. アプライアンスに電力を供給するシステムの一例の略図である。1 is a schematic diagram of an example system for supplying power to an appliance.

本開示は、ノードを含む配線網をマッピングするシステムおよび方法に関し、ノード自体の分散処理能力により、中央プロセッサに対してノード自体を識別し、互いに対してノード自体を識別するようにノードを構成することができる。次いで、電気配線図を他のノードに対するノードの接続を決定することができ、そのことから電気配線図を生成することができる。例えば、ノード通信および情報を調整および収集することのできる中央プロセッサ(例えばコンピュータ)を、ブレーカパネル、または所与の建築物内の任意の場所に接続し、または一体化することができ、さらには遠隔地に配置することができる。次いで、電気配線図を含む電気系統、所与の回路または部屋についての使用量、および/または特定のノードについての使用量を解析/検討するために視覚的ディスプレイを設けることができる。さらに、インターネットまたは任意の所望の情報ネットワークを介して、電気系統に関するこの情報の任意の態様を遠隔地に転送し、それにアクセスすることができる。   The present disclosure relates to a system and method for mapping a wiring network including nodes, and the nodes are configured to identify themselves to a central processor and to identify themselves to each other due to the distributed processing capabilities of the nodes themselves be able to. The electrical wiring diagram can then determine the connection of the node to other nodes, from which an electrical wiring diagram can be generated. For example, a central processor (e.g., a computer) capable of coordinating and collecting node communications and information can be connected to or integrated into a breaker panel, or anywhere within a given building, and Can be placed in a remote location. A visual display can then be provided to analyze / review the electrical system including the electrical schematic, usage for a given circuit or room, and / or usage for a particular node. Furthermore, any aspect of this information about the electrical system can be transferred to and accessed at a remote location via the Internet or any desired information network.

本明細書で企図されるシステムアーキテクチャの一例の概観が図1に示されている。システムは、中央プロセッサ102および/または分散処理機能と、配電系統または電源(例えば、ブレーカボックス104として)と、ブレーカノード#2、#4、および#9ならびに他のブレーカノード#1、#3、#5、#6、および#7に接続された3つの回路106、108、および110に沿って配置された一連のノードA〜Qとを含むことができる。ノードは、ノード内の電力使用量および他の条件と、ノードおよび/または中央プロセッサ102の間で送られる信号とを監視するように構成されたエレクトロニクスを含むことができる。プロセッサまたはその機能の各部分をリモートに配置して、ワイヤレス技法、電話、インターネット、電力線、またはケーブルを介して通信することができる。プロセッサはまた、ノード位置のいずれかでネットワークとインターフェースすることもできる。   An overview of an example system architecture contemplated herein is shown in FIG. The system includes a central processor 102 and / or distributed processing functions, a distribution system or power source (e.g., as breaker box 104), breaker nodes # 2, # 4, and # 9 and other breaker nodes # 1, # 3, A series of nodes A-Q disposed along three circuits 106, 108, and 110 connected to # 5, # 6, and # 7 may be included. A node may include electronics configured to monitor power usage and other conditions within the node and signals sent between the node and / or central processor 102. The processor or portions of its functionality can be remotely located and communicated via wireless techniques, telephone, internet, power line, or cable. The processor can also interface with the network at any of the node locations.

本明細書では、プロセッサとは、通信の調整、ノードでの方向性イベントの制御、アルゴリズムを実行して、トポロジを求め、電力を解析すること、ならびに電話、イーサネット（登録商標）、インターネット、ケーブル、ワイヤレスなどの手段を介して他の装置に対する外部通信を提供することのうちの1つまたは複数を実施するように構成することのできる任意の装置(複数可)でよい。プロセッサは、配電系統を介して通信することができ、プロセッサをシステムに一体化することができ、またはリモートに配置することができる。一実施例では、プロセッサ102aをブレーカボックス(104)内の回路ブレーカ位置に配置することができ、プロセッサ102aは、複数の段階に対して同時に通信することができる。別の実施形態では、プロセッサの機能が、各ノードで利用可能な計算能力およびメモリによって分散式に処理される。   As used herein, processor refers to coordinating communications, controlling directional events at nodes, executing algorithms to determine topology and analyzing power, as well as telephone, Ethernet, Internet, cable Any device (s) that can be configured to perform one or more of providing external communication to other devices via means such as wireless. The processor can communicate via a power distribution system, the processor can be integrated into the system, or remotely located. In one embodiment, processor 102a can be located at a circuit breaker location in breaker box (104), and processor 102a can communicate to multiple stages simultaneously. In another embodiment, the processor functionality is handled in a distributed fashion with the computing power and memory available at each node.

さらに、本明細書での分散処理に対する参照は、(以下で言及するように、例えば2つ以上のノード間の)ネットワークを介して互いに通信している2つ以上のプロセッサ上でプログラムの異なる部分を実行することのできる処理の技法と理解することができる。したがって、各ノードは、互いに通信する少なくとも1つの他のノードを認識することができ、それによって複数のノードをリンクすることができる。調整を協働的に行うことができ、例えば同期について(以下でより完全に説明するように)、任意のノードが、任意の他のノードとの相対的同期を、ノードのすべてが同期されるまで、一度に1組確立することができる。マッピングについて同様のプロセスを行うことができる(以下でより完全に論じる)。さらに、システムについてデータを読み取る必要があるとき、1つまたは多数のノードが応答することができるまで、情報を求める要求をノード間で送ることができる。   In addition, references herein to distributed processing refer to different parts of a program on two or more processors that are communicating with each other over a network (eg, between two or more nodes as mentioned below). Can be understood as a processing technique that can be executed. Thus, each node can recognize at least one other node that communicates with each other, thereby linking multiple nodes. Coordination can be done collaboratively, e.g. for synchronization (as described more fully below), any node is synchronized relative to any other node, all of the nodes are synchronized Up to one set can be established at a time. A similar process can be performed for mapping (discussed more fully below). Further, when data needs to be read for the system, requests for information can be sent between nodes until one or many nodes can respond.

本明細書では、「ノード」とは、スイッチ、アウトレット、ブレーカ、コネクタ、接続箱、電灯負荷、および接続を行うことのできる多数の他のハードワイヤード装置または場所と理解することができ、ノードは、そうした場所で、システムと通信し、条件を監視するエレクトロニクスを含むことができる。「ノード」という用語はまた、回路にプラグ接続される装置がシステムと通信する手段と共に動作可能にされる場合に、その装置にも適用することができる。ノードを、回路内の他のノード、または建築物内の所与の場所と関連付けることができる。さらに、ノードは、特定の条件下、例えばすべてのプロングがアウトレットに同時に挿入されている条件下でアウトレットに電力を供給するなどの追加の機能を提供することができる。   As used herein, a “node” can be understood as a switch, outlet, breaker, connector, junction box, light load, and many other hardwired devices or locations that can make a connection, In such locations, it can include electronics to communicate with the system and monitor conditions. The term “node” can also apply to a device that is plugged into a circuit when it is enabled with a means for communicating with the system. Nodes can be associated with other nodes in the circuit or with a given location in the building. In addition, the node can provide additional functionality, such as powering the outlet under certain conditions, such as all prongs being inserted into the outlet simultaneously.

図1に戻ると、図示される3つの回路106、108、110のそれぞれは、建築物全体にわたる電力の経路指定を実現する様々なスイッチおよびアウトレットを含むことができる。例えば、ブレーカ#2は、アウトレットA、B、C、E、H、G、およびIに電力を供給し、スイッチDおよびFにも電力を供給する。建築物内の電気装置および負荷は、電気的に1つまたは複数の回路として配線されることを理解することができる。回路を、電流の流れる経路と理解することができ、経路を閉じたものとすることができる。回路を「並列」に配線することもできる。「並列」に配線されるとき、ある装置を切断することは、他の装置が機能することの妨げとはならない。しかし、ある装置を「直列」に配線することができ、その装置は、装置自体の電気的接続を通じて電力を供給するように他の装置に従属することができることを理解することができる。言い換えれば、上流側装置を切断することにより、下流側装置は動作不能となる。例えばブレーカ#2上で、部屋4内のアウトレットE、G、I、H、およびスイッチFに対する電力は、アウトレットA、B、およびCに従属することができ、すなわち、これらのいずれかが切断される場合、アウトレットA、B、およびCのそれぞれは、そのハウジング内の電気的バスを使用して次のアウトレットに電力を供給するので、部屋4内のアウトレットE、G、I、H、およびスイッチFは、電力を有することができない。しかし、アウトレットGおよびIは互いに従属せず、どちらも、他方が切断された場合に電力を維持することができる。   Returning to FIG. 1, each of the three circuits 106, 108, 110 shown may include various switches and outlets that implement power routing throughout the building. For example, breaker # 2 supplies power to outlets A, B, C, E, H, G, and I, and also supplies power to switches D and F. It can be appreciated that the electrical devices and loads in the building are electrically wired as one or more circuits. The circuit can be understood as a path through which current flows, and the path can be closed. Circuits can also be wired “in parallel”. When wired in “parallel”, disconnecting one device does not prevent other devices from functioning. However, it can be appreciated that a device can be wired “in series” and that the device can be subordinate to other devices to provide power through the electrical connections of the device itself. In other words, disconnecting the upstream device renders the downstream device inoperable. For example, on breaker # 2, the power for outlets E, G, I, H, and switch F in room 4 can be subordinate to outlets A, B, and C, i.e., any of these is disconnected. Each outlet A, B, and C uses the electrical bus in its housing to power the next outlet, so outlets E, G, I, H, and switches in room 4 F cannot have power. However, outlets G and I are not subordinate to each other, and both can maintain power when the other is disconnected.

さらに、共通バス、または経路、すなわち回路にノードを接続することができることを理解することができる。本明細書で理解されるように、共通バスを、各ノード上の少なくとも1つの接続間の電気的連続性と理解することができる。さらに、ノードに対して1つまたは複数の追加の共通バスを設けることができることを理解することができる。   Further, it can be understood that nodes can be connected to a common bus or path, i.e., circuit. As understood herein, a common bus can be understood as an electrical continuity between at least one connection on each node. Furthermore, it can be appreciated that one or more additional common buses can be provided for the node.

ユーザ操作によってインターフェース112にプロンプト指示することのできる、プロセッサ102からの命令時に、ノード電気信号を作成および検出するように、アウトレット、スイッチなどの中に含まれる各ノードを構成することができる。信号は、ノードをマッピングするように使用することのできる方向性かつ検出可能電気信号でよい。すなわち、ノードで検出可能信号を生成することにより、仮想電気配線図中のノードの位置を求めることができ、その信号を中継して、そのような図中のユーザに対するノードの位置を識別することができる。方向性電気イベントを、下流側ノードと比較して、上流側ノードで異なるように検出することのできる電気信号と理解することができる。上流側ノードを、他のノードに比べて1次電力源に近い電流の経路中に電気的に配線することができる。下流側ノードを、他のノードに比べて1次電力源に遠い電流の経路中に電気的に配線することができる。例えば、ノードEについて、ノードA、B、C、および#2(ブレーカ)を上流側ノードとみなすことができ、ノードF、G、H、およびIを下流側ノードとみなすことができる。   Each node included in the outlet, switch, etc. can be configured to create and detect a node electrical signal upon command from the processor 102 that can prompt the interface 112 by user operation. The signal may be a directional and detectable electrical signal that can be used to map the nodes. That is, by generating a detectable signal at a node, the position of the node in the virtual electrical wiring diagram can be determined, and the signal is relayed to identify the position of the node relative to the user in such a diagram. Can do. A directional electrical event can be understood as an electrical signal that can be detected differently at an upstream node compared to a downstream node. The upstream node can be electrically wired in a current path closer to the primary power source than the other nodes. The downstream node can be electrically wired in a current path farther from the primary power source than the other nodes. For example, for node E, nodes A, B, C, and # 2 (breakers) can be considered upstream nodes, and nodes F, G, H, and I can be considered downstream nodes.

使用される信号方法に応じて、ノードDは、上流側ノードとみなされることがあり、またはみなされないことがある。例えば、増分電気負荷を生成することによってノードEで信号が生成される場合、ノードDは、電力の流れを検出しない。ノードEによって生成された信号が電圧信号である場合、ノードDは信号を確認することができ、ノードDを上流側とみなすことができる。ネットワークのマップを作成するアルゴリズム(以下を参照)は、どんな種類のシグナリング方法が使用されるかを考慮に入れることができる。増分負荷を、普通なら回路内に存在するものに加えて、配線上の電圧に対して相対的に最小の効果を有することのできる十分に高いソースインピーダンスを有する電流引込みと理解することができ、そのような信号はより低い周波数でよい。電圧信号を、配線上の電圧の変化として検出可能である、十分に低いソースインピーダンスを有する電力源と理解することができ、そのような信号は比較的高い周波数でよい。   Depending on the signaling method used, node D may or may not be considered an upstream node. For example, if the signal is generated at node E by generating an incremental electrical load, node D does not detect the power flow. When the signal generated by the node E is a voltage signal, the node D can confirm the signal, and the node D can be regarded as the upstream side. The algorithm for creating a map of the network (see below) can take into account what kind of signaling method is used. An incremental load can be understood as a current draw with a sufficiently high source impedance that can have a relatively minimal effect on the voltage on the wire in addition to what would otherwise be present in the circuit, Such a signal may be at a lower frequency. A voltage signal can be understood as a power source with a sufficiently low source impedance that can be detected as a change in voltage on the wiring, and such a signal can be at a relatively high frequency.

各ノードは、そのノードから上流側および下流側にある1組の他のノードを有することができる。次いで、どのノードが他のノードから上流側および下流側にあるかについての情報の累積テーブルが、電気配線図の作成を可能にする。いくつかのノードは、例えば図1のノードGとIで電気的に等価であるために、同じ上流側ノードおよび/または下流側ノードの組を共有することができる。中央コンピュータ102などのプロセッサは、各ノードで方向性イベントのシーケンスを調整し、どのノードが他のノードの電気イベントを検出するかに関する情報を収集し、配線図を展開することができる。プロセッサはまた、各ノードでの電力使用量および他のデータに関する情報を収集し、データをまとめて、ワイヤレス手段またはワイヤード手段を介して送り、例えば、システムとの(図示されるような)直接的または間接的通信でルータ118とワイヤレスに通信することのできるインターフェース112、システムに接続された別のコンピュータ114、またはモバイルコンピュータ116でローカルに閲覧および対話することもでき、あるいはインターネットなどを介してリモート位置120に送ることもできる。この情報を、適切なインターフェース122を通じて、電力網を介して直接的に取り出すこともできる。   Each node may have a set of other nodes that are upstream and downstream from that node. A cumulative table of information about which nodes are upstream and downstream from other nodes then enables the creation of electrical wiring diagrams. Several nodes may share the same upstream node and / or downstream node set, for example because they are electrically equivalent in nodes G and I of FIG. A processor, such as the central computer 102, can coordinate the sequence of directional events at each node, collect information about which nodes detect electrical events of other nodes, and develop a wiring diagram. The processor also collects information about the power usage and other data at each node, summarizes the data and sends it via wireless or wired means, for example directly with the system (as shown) Or you can browse and interact locally with an interface 112 that can communicate wirelessly with the router 118 by indirect communication, another computer 114 connected to the system, or a mobile computer 116, or remotely via the Internet, etc. It can also be sent to position 120. This information can also be retrieved directly via the power network through a suitable interface 122.

例示的実施形態では、各ノードでの切り替わった既知の負荷によって方向性電気イベントを生成することができる。各ノード内の電力監視装置を使用することにより、および各ノードを通じて流れる電力を測定することにより、各上流側ノードは、下流側ノードの負荷を検出することができ、配線図を作成することができる。このプロセスを他の負荷の存在下で行うことができ、すなわち、切り替わった負荷は、既存の負荷に対する増分でよい。別の機能強化は、電気箱または接続箱を通じて流れるが、装置自体を通じては流れない電流を測定する(例えば有線の)遠隔電流センサノードを含む(本明細書でさらに説明する)。遠隔電流センサを使用して、普通なら電気的「等価物」となるアウトレットを、配線図中で物理的に順序付けることができる(例えば、以下でさらに論じるように、すべてのノードがピグテール構成を使用して配線され、内部バスを使用して他のノードに電力を搬送しない)。   In an exemplary embodiment, a directional electrical event may be generated by a switched known load at each node. By using the power monitoring device in each node and measuring the power flowing through each node, each upstream node can detect the load on the downstream node and create a wiring diagram it can. This process can be performed in the presence of other loads, i.e., the switched loads may be incremental to the existing loads. Another enhancement includes a remote current sensor node (described further herein) that measures current that flows through the electrical box or junction box but not through the device itself (eg, wired). Remote current sensors can be used to physically order outlets that would otherwise be electrical “equivalents” (e.g., as discussed further below, all nodes have a pigtail configuration). Wired using and does not carry power to other nodes using the internal bus).

制御回路またはノードエレクトロニクスを使用して、他のノードまたは中央プロセッサに信号を供給し、ノードによる電力使用量を感知することができ、他の機能を実現することができる。図2は、ノードに関連するエレクトロニクスの例示的バージョンのブロック図である。ユニットは、電源202と、マイクロコントローラ208と、通信機能210と、電力測定機能212と、切替え可能ミクロ負荷214と、電力線上で通信を行うことを可能にするカップラ216とを含むことができる。   Control circuitry or node electronics can be used to provide signals to other nodes or central processors to sense power usage by the nodes and to implement other functions. FIG. 2 is a block diagram of an exemplary version of electronics associated with a node. The unit can include a power source 202, a microcontroller 208, a communication function 210, a power measurement function 212, a switchable microload 214, and a coupler 216 that allows communication on the power line.

電源は、電流の戻り経路であるニュートラル線207と共に、電力線206を介して電力源204から電力を引き込むことができる。電源は、低電圧電源(例えば30ボルト未満)でよく、ACからDCに電力を変化するように構成することができ、マイクロコントローラ、切替え可能ミクロ負荷、および通信機能にとって受け入れられるレベルに電圧を低減することができる。さらに、電源は電池を含むことができ、線路電力206とニュートラル線207との間で利用可能なエネルギーで電池を充電することができる。論理入力に基づいてユニットの動作を制御するマイクロコントローラが208で示されている。マイクロコントローラは、算術要素、ならびに揮発性および/または不揮発性メモリをも含むことができる。さらに、マイクロコントローラは、コントローラに格納されたシリアル番号などの、ノードを識別するための識別子情報を含むことができる。   The power source can draw power from the power source 204 through the power line 206 together with the neutral line 207 which is a current return path. The power supply can be a low voltage power supply (e.g., less than 30 volts) and can be configured to change power from AC to DC, reducing the voltage to an acceptable level for microcontrollers, switchable microloads, and communication functions can do. In addition, the power source can include a battery and can be charged with energy available between the line power 206 and the neutral line 207. A microcontroller is shown at 208 that controls the operation of the unit based on logic inputs. The microcontroller can also include arithmetic elements and volatile and / or non-volatile memory. Further, the microcontroller can include identifier information for identifying the node, such as a serial number stored in the controller.

通信機能210も設けることができる。通信機能を入力および出力インターフェースとしてマイクロコントローラ上に設けることができる。通信機能は、ノード内の様々なエレクトロニクス、ノードが通信することのできる他のノードまたは中央プロセッサで解釈することのできるノード電子信号を生成および受信することができる。ノードで受信された、電力線からの信号および電力線への信号をカップラ216で濾波することができる。カップラ216は、電力線206を介して1つまたは複数の通信信号を送ることを可能にすることができ、既存の通信規格を使用することができる。   A communication function 210 may also be provided. Communication functions can be provided on the microcontroller as input and output interfaces. The communication function may generate and receive various electronics within the node, other nodes with which the node can communicate, or node electronic signals that can be interpreted by a central processor. The signal received at the node and the signal from the power line to the power line can be filtered by the coupler 216. Coupler 216 may allow one or more communication signals to be sent over power line 206 and may use existing communication standards.

電力の主な側面(電流、電圧、位相など)を測定することのできる電力測定機能212をマイクロコントローラに一体化することもでき、または電力測定機能212がマイクロコントローラと通信することもできる。電力測定機能は、ノードの両端間の電流および/または電圧によって生成された磁場を測定することによって実施される。電力を直接的に測定することはできないことを理解することができるが、電流と電圧を共に測定することによって電力を求めることができる。こうした機能、例えば電流、位相、または電圧の測定を実施するセンサは、ホール効果センサ、変流器、ロゴウスキコイル、ならびに他の装置を含むことができる。   A power measurement function 212 that can measure major aspects of power (current, voltage, phase, etc.) can be integrated into the microcontroller, or the power measurement function 212 can communicate with the microcontroller. The power measurement function is implemented by measuring the magnetic field generated by the current and / or voltage across the node. Although it can be understood that power cannot be measured directly, power can be determined by measuring both current and voltage. Sensors that perform such functions, such as current, phase, or voltage measurements, can include Hall effect sensors, current transformers, Rogowski coils, and other devices.

切替え可能「ミクロ負荷」214も含めることができる。切替え可能「ミクロ負荷」は、方向性かつ検出可能な電気イベントを生成することができる。マッピング機能または他のシステム機能中などにマイクロコントローラによって指令されたときに、ミクロ負荷を活動化することができる。電力を受けるマイクロコントローラは、切替え可能ミクロ負荷をトリガするように指令することができ、上流側ノード、すなわち電力源から電力を送るのに必要なノードに対する検出可能信号を生成する。   A switchable “microload” 214 may also be included. A switchable “microload” can generate directional and detectable electrical events. A microload can be activated when commanded by a microcontroller, such as during a mapping function or other system function. A microcontroller that receives power can be commanded to trigger a switchable microload, generating a detectable signal for the upstream node, ie, the node needed to deliver power from the power source.

上記に加えて、ノードエレクトロニクスはまた、いくつかの他の機能をも含むことができる。例えば、エレクトロニクスは、温度センサ(または他の環境センサ)を含むことができる。さらに、エレクトロニクスはまた、ノードの物理的位置をユーザに警報する可聴信号または光信号などのユーザ検出可能信号をも供給することができる。   In addition to the above, node electronics can also include several other functions. For example, the electronics can include a temperature sensor (or other environmental sensor). In addition, the electronics can also provide a user detectable signal, such as an audible or optical signal that alerts the user to the physical location of the node.

ノードはまた、ユーザがノードに情報を搬送する手段、例えばボタンをも含むことができる。前記ボタンがユーザによって操作されるとき、前記ボタンは、この操作がそれに対して行われたノードを識別する通信を送らせることができる。このことは、システム配線の電気的表現に関してノード物理的位置を相関付ける別の手段を提供することができる。   The node can also include means for the user to convey information to the node, such as buttons. When the button is operated by the user, the button can send a communication identifying the node on which the operation was performed. This can provide another means of correlating the node physical location with respect to the electrical representation of the system wiring.

ノードタイプに基づいてノード配線およびエレクトロニクスを構成することができる。例えば、図3は、例示的アウトレットノード300(これは2重ソケットを表す)および関連する配線の図である。アウトレットは、「Hot In」ワイヤを介して「ホットワイヤ」を通じて供給され、ワイヤ「Hot to Outlet」を介して個々のソケットに供給される電力を含むことができる。電力はまた、「Hot Out 1」および「Hot Out 2」を介してアウトレットを通過することもできる。さらに、ニュートラルをアウトレット「Neutral In」に供給することができ、ならびにアウトレットを通じて、アウトレット「Neutral Out 1」および「Neutral Out 2」の外にそれぞれ供給することができる。エレクトロニクス302は切替え可能ミクロ負荷304を含むことができる。電流センサ308は、マッピングを可能にすることのできる機能である、ノードを通じて流れる電力の測定を可能にし、電流センサ310および312は、それぞれのソケットから引き込まれた電力を測定することができる。さらに、外部電流センサ306および306aを設けることができ、そのどちらかが、ノード自体を通過しない、電気箱を通過する電力を監視することができる。したがって、ノードを通過する電流、ノードから引き込まれている電流およびノードの周りを流れる電流をすべて測定することができることを理解することができる。こうしたセンサは、互いに対するノードの物理的位置のより良好な理解を可能にすることができる。2重レセプタクルの2つのソケットが別々に配線される状況では、各レセプタクルを独立して監視し、かつマッピングするのに、単一の組のノードエレクトロニクスを使用することができる。   Node wiring and electronics can be configured based on node type. For example, FIG. 3 is a diagram of an exemplary outlet node 300 (which represents a double socket) and associated wiring. Outlets can be supplied through “hot wires” via “Hot In” wires and include power supplied to individual sockets via wires “Hot to Outlet”. Power can also pass through the outlet via “Hot Out 1” and “Hot Out 2”. Further, neutral can be supplied to the outlet “Neutral In”, and can be supplied through the outlet to the outlets “Neutral Out 1” and “Neutral Out 2”, respectively. The electronics 302 can include a switchable microload 304. Current sensor 308 allows for the measurement of power flowing through the node, a function that can allow mapping, and current sensors 310 and 312 can measure the power drawn from their respective sockets. In addition, external current sensors 306 and 306a can be provided, either of which can monitor power passing through the electrical box that does not pass through the node itself. Thus, it can be appreciated that the current passing through the node, the current drawn from the node and the current flowing around the node can all be measured. Such sensors can allow a better understanding of the physical location of the nodes relative to each other. In situations where the two sockets of the dual receptacle are wired separately, a single set of node electronics can be used to monitor and map each receptacle independently.

図4は、例示的2路スイッチノード400と、関連する配線、すなわち「Hot In」、「Hot Out」、「Hot to Switch」、「Switched Hot」、ならびに「Neutral In」、「Neutral Out」、「Neutral to Switch」などの図である。図からわかるように、エレクトロニクス402は、スイッチ404のための切替え可能ミクロ負荷403を含むことができる。電流センサ408は、スイッチを通じて引き込まれる電力の測定を可能にすることができる。エレクトロニクスはまた、外部センサ406および406aをも含むことができ、外部センサ406および406aは、電気箱を通るが、ノードは通らずに流れる電力を監視することができ、互いに対するノードの物理的位置のより良好な理解を可能にする。スイッチはニュートラル接続を含むことができ、ニュートラル接続は、システムエレクトロニクスの様々な活動のためにシステムエレクトロニクスに給電することを可能にする。ニュートラル接続なしに電力を引き込む他の方式も企図される。例えば、スイッチが閉じられ、負荷の下にあるときに、単一のワイヤから電力を引き込むことのできる変流器を使用することができる。この電力を使用して、ノードエレクトロニクスを駆動し、かつ/または電力が流れていない期間にノードエレクトロニクスに給電する電池を充電することができる。さらに、人々または所有物にどんな危険も与えない方式および量で(さらには回路内のGFIが意図せずに遮断されないように)、少量の電力を線間電圧から引き込んでグランドに戻すことができる。この構成を使用して電池を充電することができ、電池はエレクトロニクスを駆動することができる。   FIG. 4 illustrates an exemplary two-way switch node 400 and associated wiring, namely “Hot In”, “Hot Out”, “Hot to Switch”, “Switched Hot”, and “Neutral In”, “Neutral Out”, It is a figure such as “Neutral to Switch”. As can be seen, the electronics 402 can include a switchable microload 403 for the switch 404. The current sensor 408 can allow measurement of power drawn through the switch. The electronics can also include external sensors 406 and 406a, which can monitor power flowing through the electrical box but not through the nodes, and the physical location of the nodes relative to each other Allows a better understanding of The switch can include a neutral connection, which allows the system electronics to be powered for various activities of the system electronics. Other schemes that draw power without a neutral connection are also contemplated. For example, a current transformer can be used that can draw power from a single wire when the switch is closed and under load. This power can be used to drive the node electronics and / or charge a battery that powers the node electronics during periods of no power. In addition, a small amount of power can be drawn from the line voltage and returned to ground in a manner and amount that does not pose any danger to people or property (and so that the GFI in the circuit is not unintentionally interrupted) . This configuration can be used to charge the battery, which can drive the electronics.

別の例では、負荷と直列に電力を引き込むことができ、電力が概念的にオフにされたとき、既存の灯火スイッチと類似の構成で、比較的少ない電流がノードを通じて流れることが可能となる。この方法によって引き込まれた電力を使用して、ノードエレクトロニクスに給電し、かつ/または電力を供給することを可能にしない条件でノードエレクトロニクスに給電する電池を充電することができる。   In another example, power can be drawn in series with the load, and when power is conceptually turned off, relatively little current can flow through the node with a configuration similar to existing light switches. . The power drawn by this method can be used to power the node electronics and / or charge the battery that powers the node electronics in a condition that does not allow power to be supplied.

図5は、例示的3路スイッチの図であり、その特徴のうちのいくつかは、図4に関して説明したものに適合する。より具体的には、エレクトロニクス502は、スイッチのための切替え可能ミクロ負荷503を含むことができる。電流センサ508は、スイッチから引き込まれた電力を測定することができる。エレクトロニクスはまた、箱を通じて流れるが、ノードを通じては流れない電力を監視する外部センサ506および506aをも含むことができ、互いに対するノードの物理的位置のより良好な理解を可能にする。この場合も、スイッチは、システムエレクトロニクスの様々な活動のためにシステムエレクトロニクスに給電することを可能にすることのできるニュートラル接続を含むことができる。ニュートラルのない場合の2路スイッチに給電する類似の方法を3路スイッチに適用することもできる。   FIG. 5 is a diagram of an exemplary three-way switch, some of which are compatible with those described with respect to FIG. More specifically, the electronics 502 can include a switchable microload 503 for the switch. The current sensor 508 can measure the power drawn from the switch. The electronics can also include external sensors 506 and 506a that monitor power that flows through the box but not through the node, allowing a better understanding of the physical location of the nodes relative to each other. Again, the switch can include a neutral connection that can allow the system electronics to be powered for various activities of the system electronics. A similar method of feeding a two-way switch in the absence of neutral can be applied to a three-way switch.

図6は、「ピグテール」(または並列)構成602と呼ばれるものと、「スルー」構成または直列構成612との違いを示す。「ピグテール」構成では、電力を幹線路606から電気箱または接続箱A〜Dに引き入れることができ、ショートワイヤ608が、ノードA〜Dに給電する入りワイヤおよび出ワイヤに(例えばワイヤナット610を通じて)接続される。このことは、いずれかのアウトレット/ノードが切断される場合、他のノードに引き続き電力を供給することができることを意味する。このことは、ノードJ内の導電経路が、後続のノードK、L、およびMに給電する任を担うことのあるスルー配線612とは対照的であることがある(すなわち、ノードJへの電力を切断することにより、ノードK、L、およびMから電力が除去される)。ピグテール構成では、外部センサ(例えば614)を使用することができ、外部センサは、AがBの前に配線され、BがCの前に配線され、CがDの前に配線されたことを示すことができる。したがって、本明細書では、ノードAは、例えばノードB、C、およびDの電気的に上流側であるとみなされることを理解されたい。アウトレットJからKについて、ノード内の電流センサは、互いに対するアウトレットの順序を決定することができる。電気接続箱を適切なエレクトロニクスと共に構成することもでき、したがって情報の監視およびマッピングを箱で行うことができ、その場合、箱は実質的にはノードとなる。   FIG. 6 illustrates the difference between what is referred to as a “pigtail” (or parallel) configuration 602 and a “through” or series configuration 612. In the “Pigtail” configuration, power can be drawn from the main line 606 to the electrical box or junction box A-D, and the short wire 608 is routed to the incoming and outgoing wires that feed the nodes A-D (eg, through wire nut 610). ) Connected. This means that if any outlet / node is disconnected, the other nodes can continue to be powered. This may be in contrast to through wiring 612 where the conductive path in node J may be responsible for powering subsequent nodes K, L, and M (i.e., power to node J To remove power from nodes K, L, and M). In a pigtail configuration, an external sensor (e.g., 614) can be used, which indicates that A is wired before B, B is wired before C, and C is wired before D. Can show. Thus, it should be understood herein that node A is considered to be electrically upstream of nodes B, C, and D, for example. For outlets J to K, the current sensors in the nodes can determine the order of the outlets relative to each other. An electrical junction box can also be configured with suitable electronics, so that information can be monitored and mapped in a box, in which case the box is essentially a node.

図7は、システムエレクトロニクス703を含む例示的回路ブレーカの図である。ブレーカは、回路パネルから「ホット」ワイヤ「Panel Hot」を通じて電力を受けることができる。ブレーカは、回路「Hot to Circuit」およびニュートラル「Neutral to Circuit」に電力を供給することができる。他のノードと同様に、ブレーカは切替え可能負荷710を適用することができ、切替え可能負荷710は、ネットワーク内でそれ自体が識別されることを可能にすることができる。回路ブレーカノードはまた、ブレーカを通じて電力測定を可能にするセンサ708をも含むことができる。他のブレーカと同様に、回路ブレーカノードは、過電流、漏電、および/またはアーク障害条件、あるいは危険であるとみなすことのできる他の条件の場合にスイッチオフする能力を有することができる。例えば、ブレーカは、GFIセンサおよび/または他のエレクトロニクス712を含むことができる。しかし、ブレーカが遮断されて電力が除去されるとき、ブレーカは、その回路およびシステムの残りの部分との通信を引き続き提供することができる。電池、コンデンサ、または超コンデンサなどを含めて回路上の個々のノードを自己給電することができ、その結果、個々のノードは、障害条件中にブレーカに情報を通信することができる。次いで、回路は、何が障害を引き起こしたか、および回路をオンに戻す前にどんな処置を行うべきかを、ブレーカに、次いでプロセッサ(中央プロセッサまたは分散プロセッサ)にレポートすることができる。多くの可能性の中でもとりわけ、こうした処置は、負荷(アプライアンス)をプラグから抜くこと、または電気技術者を呼び出すことを含むことができる。   FIG. 7 is a diagram of an exemplary circuit breaker that includes system electronics 703. The breaker can receive power from the circuit panel through a “hot” wire “Panel Hot”. The breaker can supply power to the circuit “Hot to Circuit” and the neutral “Neutral to Circuit”. As with other nodes, the breaker can apply a switchable load 710, which can allow itself to be identified in the network. The circuit breaker node may also include a sensor 708 that allows power measurement through the breaker. As with other breakers, circuit breaker nodes may have the ability to switch off in the event of overcurrent, ground fault, and / or arc fault conditions, or other conditions that can be considered dangerous. For example, the breaker can include a GFI sensor and / or other electronics 712. However, when the breaker is shut off and power is removed, the breaker can continue to provide communication with its circuitry and the rest of the system. Individual nodes on the circuit, including batteries, capacitors, supercapacitors, etc. can be self-powered so that the individual nodes can communicate information to the breaker during fault conditions. The circuit can then report to the breaker and then to the processor (central or distributed processor) what caused the failure and what action to take before turning the circuit back on. Among other possibilities, such actions can include unplugging the load (appliance) or calling an electrician.

一実施形態では、ブレーカは、(電池またはコンデンサなどによって供給される)残留電力で動作するノードがそのステータスを通信することができる通信チャネル704に切り替わることができる。別の例示的実施形態では、ブレーカは、電力が限定されたチャネル706(低電圧および/または低電流)に接続することができ、少量の電力を通信用の回路に引き続き供給する。この電力を、危険を与えないレベルで、線路とニュートラルの間の低電圧電源として、または線路とグランドの間の低電圧電源として印加することができ、電力引込みが回路内のGFIの遮断を引き起こさないことを保証する。システムに呼び掛けて問題を識別するリモートコマンドを介して、通信モードまたは低電力モードに入るようにブレーカを構成することができる。あるいは、ノードは、ブレーカが遮断する前に、障害条件につながるイベントについての重要な情報を通信することもできる。   In one embodiment, the breaker can switch to a communication channel 704 where a node operating on residual power (supplied by a battery or capacitor, etc.) can communicate its status. In another exemplary embodiment, the breaker can be connected to a power limited channel 706 (low voltage and / or low current) and continue to supply a small amount of power to the circuit for communication. This power can be applied at a non-hazardous level as a low-voltage power supply between the line and neutral, or as a low-voltage power supply between the line and ground, and the power draw causes the GFI in the circuit to be interrupted Guarantee that there is no. The breaker can be configured to enter a communication mode or a low power mode via a remote command that calls into the system to identify the problem. Alternatively, the node can communicate important information about the event leading to the fault condition before the breaker shuts down.

上記より、ノードがその状態をシステムに通信する機構も本明細書で企図されることを理解することができる。ノードおよび/またはその調節可能パラメータの現条件、例えばスイッチがオンであるか、それともオフであるか、電力がノードから引き込まれているかどうか、およびあるケースでは、ノードから引き込まれている電力の範囲として、状態を理解することができる。例えば、図4および5で参照されるような光スイッチがニュートラル接続を有さないが、オンにされるときに何らかの他の装置(例えば誘導体または電池)を通じて給電される場合、光スイッチは、それ自体およびその状態(オンにされていること)をシステムに通知し、システムは、スイッチおよび他の上流側ノードを通じて負荷が出現したことを検出することができ、それによってネットワーク内のスイッチの位置を確立する。実質上、負荷は、スイッチについての検出可能方向性イベントとして働くことができる。さらに、スイッチがオンにされ、スイッチがその状態をシステムに通信し、スイッチの向こうに負荷またはアウトレットが確認されない場合、何らかのタイプの問題、例えばバルブが故障したと解釈することができる。同様に、スイッチに関連する負荷が経時的に変化する場合、多数のライトバルブのうちの1つまたは複数が故障した可能性がある。制御アウトレットまたは切替え可能アウトレットは、説明したのとほぼ同様に機能することができ、その状態をシステムに通信する。例えば、ディマスイッチは、設定されたレベルを通信することができる。   From the above, it can be appreciated that a mechanism by which a node communicates its state to the system is also contemplated herein. The current condition of the node and / or its adjustable parameters, for example whether the switch is on or off, whether power is drawn from the node, and in some cases the range of power drawn from the node As the state can be understood. For example, if an optical switch as referenced in FIGS. 4 and 5 does not have a neutral connection, but is powered through some other device (e.g., a derivative or battery) when turned on, the optical switch will Informs the system of itself and its state (turned on), and the system can detect that a load has appeared through the switch and other upstream nodes, thereby locating the switch in the network Establish. In effect, the load can serve as a detectable directional event for the switch. Further, if a switch is turned on, the switch communicates its status to the system, and no load or outlet is seen across the switch, it can be interpreted as some type of problem, for example a valve has failed. Similarly, if the load associated with the switch changes over time, one or more of the many light valves may have failed. Control outlets or switchable outlets can function in much the same way as described and communicate their status to the system. For example, the dimmer switch can communicate a set level.

上記で言及したように、様々なノードをマッピングし、ノードとプロセッサの間の通信を介して電力使用量および他の情報を監視する方法も本明細書で企図される。ノードをマッピングするプロセスは、個々のノードまたは中央プロセッサで開始することができる。例えば、図8に示されるように、ノードに給電され、またはノードがリセットされ、または中央プロセッサがリセット信号を送るとき、802で、ロール呼出しを開始することができる。各アクティブノードは、ランダムな期間待機し、アクティブノードが存在することを示すメッセージをプロセッサに送ることができる。アクティブノードを、プロセッサと現在通信することのできるノードと理解することができる。非アクティブノードを、(例えば、オフにされたスイッチによって分離されている、または負荷の存在下のみで給電されるなどのために)プロセッサと現在通信することができないノードと理解することができ、ノードが(以前に存在することが知られており、)後の時点で再び出現する可能性が高かった(とみなされていた)かどうかに応じて、非アクティブノードがプロセッサによって反映されることがあり、またはされないことがある。各アクティブノードが、アクティブノードが存在するというメッセージをプロセッサに送るとき、メッセージは、識別情報、例えばシリアル番号、またはそうである可能性のあるノードのタイプ、例えばスイッチ、ブレーカ、アウトレット、アプライアンスなどの記述情報を含むことができる。プロセッサは、プロセッサに送られる任意の記述情報を含む、その時点でネットワーク上に存在するすべてのアクティブノードのリストを作成することができる。さらに、ノードは、ノードに給電されるとき、またはノードがリセットされるときに開始することのできるラインサイクルカウンタを含むことができる。   As mentioned above, methods for mapping various nodes and monitoring power usage and other information via communication between the nodes and the processor are also contemplated herein. The process of mapping nodes can begin at an individual node or a central processor. For example, as shown in FIG. 8, a roll call can be initiated at 802 when the node is powered or the node is reset or the central processor sends a reset signal. Each active node can wait a random period and send a message to the processor indicating that there is an active node. An active node can be understood as a node that can currently communicate with the processor. An inactive node can be understood as a node that is currently unable to communicate with the processor (e.g., because it is separated by a switch that is turned off, or powered only in the presence of a load, etc.) Inactive nodes are reflected by the processor, depending on whether the node was (previously known to exist) and was likely (and considered) to reappear at a later time May or may not be. When each active node sends a message to the processor that an active node is present, the message may contain identification information, such as a serial number, or the type of node that may be, such as a switch, breaker, outlet, appliance, etc. Descriptive information can be included. The processor can create a list of all active nodes currently on the network, including any descriptive information sent to the processor. In addition, the node can include a line cycle counter that can be started when the node is powered or when the node is reset.

システムがシステム内の存在する可能性のあるアクティブノードを認識すると、システムはノードを同期することができる。804で、プロセッサは、すべてのノードに「同期」コマンドを同報通信することができる。例示的一実施形態では、各ノードは、ラインサイクルカウンタを維持することができ、ラインサイクルカウンタは、線間電圧波形のゼロ交差から正に進むときに増分することができる。同期コマンドの受信時に、806で、ノードは、カウンタのコピーをCとして保存し、最後の増分、すなわち線間電圧波形の最後または以前の正に進む立上り時以来の時間をRとして保存する。次いで、808で、ノードは、CおよびRの値をフェッチサイクルなどの要求時にプロセッサに提供することができる。Rがかなりの数のノードについてゼロ交差時に近過ぎるとレポートされる場合、同期時間が受け入れられないと判明することがあり、810で測定値の組を拒絶することができる。   When the system recognizes an active node that may exist in the system, the system can synchronize the nodes. At 804, the processor can broadcast a “synchronize” command to all nodes. In one exemplary embodiment, each node can maintain a line cycle counter, which can be incremented as it goes positive from the zero crossing of the line voltage waveform. Upon receipt of the sync command, at 806, the node saves a copy of the counter as C, and saves the last increment, ie, the time since the last positive rising edge of the line voltage waveform as R. Then, at 808, the node can provide C and R values to the processor upon a request, such as a fetch cycle. If R is reported to be too close at zero crossing for a significant number of nodes, the synchronization time may prove to be unacceptable and the set of measurements can be rejected at 810.

812で示されるように、十分なサンプルが収集されるまで「同期」操作を何回か実施することができる。所与の数のノードnおよび所与の数のサンプルqについて、収集されるCの値を、以下に従って配列として保存することができる。
C[m][p]
上式で、mはノードの索引(1からn)であり、pは標本集合の索引(1からq)である。データはいくつかの誤りを含むことがあることを理解することができる。以下の表は、n=5およびq=6として、以下のような例示のための例示的データセットを含む。 As indicated at 812, the “synchronization” operation can be performed several times until enough samples have been collected. For a given number of nodes n and a given number of samples q, the collected C values can be stored as an array according to:
C [m] [p]
Where m is the node index (1 to n) and p is the sample set index (1 to q). It can be understood that the data may contain several errors. The table below includes an exemplary data set for illustration as follows, with n = 5 and q = 6.

この配列から、814で、以下の式に従って1組の差分を計算することができる。
ΔC[m][p]=C[m][p]-C[m][p-1]
例えば、同じデータに基づいて、以下の結果を得ることができる。 From this array, at 814, a set of differences can be calculated according to the following equation:
ΔC [m] [p] = C [m] [p] -C [m] [p-1]
For example, the following results can be obtained based on the same data.

次いで816で、pの各値について、すべてのmについてのモード(最も一般的な値)を以下の式に従って計算することができる。
pの各値について、ΔT[p]=mのすべての値にわたるΔC[m][p]のモード
例えば、同一のデータに基づいて以下を観測することができる。 Then, at 816, for each value of p, the mode (most common value) for all m can be calculated according to the following equation:
For each value of p, the mode of ΔC [m] [p] over all values of ΔT [p] = m. For example, the following can be observed based on the same data.

以下の式を使用して、この系列の和を取ることができる。ただしT[1]は0と仮定することができる。
T[p]=ΔT[p]+T[p-1] (pは2からq)
例えば同じデータに基づいて、 This series can be summed using the following equation: However, T [1] can be assumed to be 0.
T [p] = ΔT [p] + T [p-1] (p is 2 to q)
For example, based on the same data,

816で、何らかのサンプルについてモードがノードの十分に大きな割合を表さない場合、サンプルをTから退けることができ、より多くのコマンドを送ることができる。816で、モードがノードの十分な部分を表す場合、818で、別の1組の差分を計算することができる
ΔD[m][p]=C[m][p]-T[p]
例えば、同じデータに基づいて、 At 816, if the mode does not represent a sufficiently large percentage of nodes for any sample, the sample can be withdrawn from T and more commands can be sent. If the mode represents a sufficient part of the node at 816, another set of differences can be calculated at 818 ΔD [m] [p] = C [m] [p] -T [p]
For example, based on the same data,

820で、mの各値について、すべてのpについてのモードを以下の式に従って計算することができる。
mの各値について、D[m]=pのすべての値にわたるΔD[m][p]のモード
上式で、D[m]は、ノード内部ラインサイクルカウンタについての相対的サイクル値を表す。例えば、同じデータに基づいて、 At 820, for each value of m, the mode for all p can be calculated according to the following equation:
For each value of m, the mode of ΔD [m] [p] over all values of D [m] = p, where D [m] represents the relative cycle value for the node internal line cycle counter. For example, based on the same data,

これは、例えばノード1について、ラインサイクル773が、ノード5についてのラインサイクル530と同じ時間間隔を指す。   This refers to the same time interval for line cycle 773 as for node 1 and line cycle 530 for node 5, for example.

820で、何らかのノードについてのモードがサンプルの十分に大きな割合を表さなかった場合、ノードはまだ未同期であるとみなすことができ、そのような任意のノードを他の既に同期済みのノードに対して同期するように動作を反復することができる。820で、モードがサンプルの十分に大きな部分を表した場合、上記と同様に、822で、各ノードについて同期オフセットの表を生成することができる。手順を反復する際に、同期済みノードは未同期ノードとはならないことを理解することができる。   In 820, if the mode for any node does not represent a sufficiently large percentage of the sample, the node can still be considered unsynchronized and any such node can be considered as another already synchronized node. The operations can be repeated to synchronize with each other. If the mode represents a sufficiently large portion of the sample at 820, a synchronization offset table can be generated for each node at 822, as described above. It can be understood that when repeating the procedure, a synchronized node will not become an unsynchronized node.

システムが同期された後、ノードを互いにマッピングするプロセスを行うことができる。電気ネットワークをマッピングする際の最初の実際的なステップは、ノードをブレーカに割り当てることである。この手法を使用せずにネットワークをマッピングすることは実現可能ではあるが、まずノードをブレーカに割り当てることがより効率的である。   After the system is synchronized, the process of mapping nodes to each other can be performed. The first practical step in mapping electrical networks is to assign nodes to breakers. Although it is feasible to map a network without using this approach, it is more efficient to first assign nodes to breakers.

個々のノードをブレーカに割り当てる第1の例示的プロセスを、ノードごとに行うことができ、それが図9で「方法A」として示されている。902で、ノードにコマンドに与えて、その切替え可能負荷を既知の時間にトリガすることができる。904で、各ブレーカは、この時にブレーカを通じて流れる電力を監視する。次いで906で、この時にノードの切替え可能負荷によって引き起こされた電力の流れを観測した任意のブレーカにノードを割り当てる。   A first exemplary process for assigning individual nodes to breakers may be performed for each node, which is shown as “Method A” in FIG. At 902, a command can be provided to the node to trigger its switchable load at a known time. At 904, each breaker monitors the power flowing through the breaker at this time. Then, at 906, the node is assigned to any breaker that has observed the power flow caused by the switchable load of the node at this time.

図9で「方法B」として示される第2の方法は、912で、すべてのノードに、所定のスケジュールでノードの切替え可能負荷をトリガするように命令することを含むことができ、ブランクサイクルが各切替え可能負荷イベントに先行および追従することが可能となる。切替え可能負荷イベント間のブランクサイクルは、存在する可能性のある他の負荷に対するマッピングプロセスの感度を低下させることができる。914で、ブランクサイクル中に認識される負荷(または切替え可能負荷イベント直前または直後のブランクサイクル中のこの負荷の平均)を減じて、切替え可能負荷電力引込みをより良好に検出することができる。スケジュールの持続時間について、すべてのブレーカは、電力の流れを監視するように命令される。スケジュールが完了した後、916で、情報がプロセッサによって収集され、どのノードをどのブレーカに割り当てるべきかが判定される。   A second method, shown as “Method B” in FIG. 9, can include, at 912, instructing all nodes to trigger the switchable load of the nodes on a predetermined schedule, with a blank cycle It is possible to precede and follow each switchable load event. A blank cycle between switchable load events can reduce the sensitivity of the mapping process to other loads that may be present. At 914, the load recognized during the blank cycle (or the average of this load during the blank cycle immediately before or immediately after the switchable load event) can be reduced to better detect switchable load power draw. For the duration of the schedule, all breakers are instructed to monitor the power flow. After the schedule is complete, at 916, information is collected by the processor to determine which node should be assigned to which breaker.

例えば、以下の方法に従ってブレーカに個々のノードを割り当てることができる。所与の数のノードnについて、ミクロ負荷が1ラインサイクルでエネルギー「e」を使用すると仮定すると、ラインサイクルaからラインサイクルa+2nまでの2n+1ラインサイクルについて、ラインサイクルごとにエネルギーの流れを測定するようにブレーカのすべてに命令することができる。すべてのノードに、異なるラインサイクル上でノードのミクロ負荷をファイアするように命令することができ、ラインサイクルa+1上でノード1、a+3上でノード2、a+5上でノード3、以下同様であり、a+2n-1上でノードnとなる。完了時に、914で、ブレーカからエネルギー測定値をプロセッサによって取り出すことができ、次いで916で、ノードをブレーカと相関付けることができる。ブレーカb内の時間サイクルa+tでのエネルギーの流れをE[b][t]と表すことができる。   For example, an individual node can be assigned to a breaker according to the following method. Assuming that for a given number of nodes n, the microload uses energy “e” in one line cycle, for 2n + 1 line cycles from line cycle a to line cycle a + 2n, the energy All of the breakers can be commanded to measure flow. All nodes can be instructed to fire the microload of the node on different line cycles, node 1 on line cycle a + 1, node 2 on a + 3, node 3 on a + 5 The same applies to the following, and becomes node n on a + 2n−1. Upon completion, at 914, energy measurements from the breaker can be retrieved by the processor, and at 916, the node can be correlated with the breaker. The energy flow in the time cycle a + t in the breaker b can be expressed as E [b] [t].

次いで、所与のノードpのミクロ負荷がファイアされたラインサイクルと、ミクロ負荷がファイアされなかった隣接するサイクルの平均との間のエネルギーの流れの差の大きさを、以下の式に従って計算することができる。
D[b][p]=|E[b][2p-1]-0.5*(E[b][2p-2]+E[b][2p]|
例えば、切替え可能負荷が観測されたかどうかを判定するためのしきい値が期待値の80%であった場合で、D[b][p]<0.2eである場合、ノードpは、ブレーカbの回路内に存在しない可能性がある。そうではなく、0.8e<D[b][p]<1.2eである場合、ノードpがブレーカbの回路内に存在する可能性がある。918で、条件が満たされない場合、測定は不確定とみなすことができ、測定を反復することができる。918で、測定および計算のすべてが完了すると、各ノードが唯一のブレーカの回路下に存在することができることを理解することができる(ブレーカが他のブレーカの「下流側」に配線されることを除く)。 The magnitude of the difference in energy flow between the line cycle fired at a given node p microload and the average of adjacent cycles where the microload was not fired is then calculated according to the following equation: be able to.
D [b] [p] = | E [b] [2p-1] -0.5 * (E [b] [2p-2] + E [b] [2p] |
For example, if the threshold for determining whether a switchable load is observed is 80% of the expected value and D [b] [p] <0.2e, the node p is the breaker b May not exist in the circuit. Otherwise, if 0.8e <D [b] [p] <1.2e, node p may be present in the circuit of breaker b. If the condition is not met at 918, the measurement can be considered indeterminate and the measurement can be repeated. At 918, once all of the measurements and calculations are complete, it can be understood that each node can exist under the circuit of only one breaker (that the breaker is wired `` downstream '' of the other breaker except).

ノードがブレーカに割り当てられた後、次の論理ステップは、図10に示されるように、ブレーカ回路内のノードをマッピングすることである。この方法は、ブレーカ回路内のすべてのノードに、所定のスケジュールでノードの切替え可能負荷をトリガするように命令することを含むことができ、ブランクサイクルが各切替え可能負荷イベントに先行および追従することを可能にする。前と同様に、切替え可能負荷イベント間のブランクサイクルは、存在する可能性のある他の負荷に対するマッピングプロセスの感度を低下させることができる。ブランクサイクル中に認識される負荷(または、切替え可能負荷イベントの直前および直後のブランクサイクル中のこの負荷の平均)を減じて、切替え可能負荷電力引込みをより良好に検出することができる。スケジュールの持続時間について、ブレーカ回路内のすべてのブレーカは、電力の流れを監視するように命令される。スケジュールが完了した後、情報をプロセッサによって収集し、どのノードが他の各ノードの切替え可能負荷を観測するか、したがってどのノードが他の各ノードの「上流側」とみなされるかを判定し、それによって回路トポロジを求めることができる。   After a node is assigned to a breaker, the next logical step is to map the nodes in the breaker circuit, as shown in FIG. The method can include instructing all nodes in the breaker circuit to trigger the switchable load of the node on a predetermined schedule, with a blank cycle preceding and following each switchable load event. Enable. As before, blank cycles between switchable load events can reduce the sensitivity of the mapping process to other loads that may be present. The load recognized during the blank cycle (or the average of this load during the blank cycle immediately before and after the switchable load event) can be reduced to better detect switchable load power draw. For the duration of the schedule, all breakers in the breaker circuit are instructed to monitor the power flow. After the schedule is completed, information is collected by the processor to determine which nodes observe the switchable load of each other node, and therefore which nodes are considered “upstream” of each other node, Thereby, the circuit topology can be obtained.

例えば、ブレーカ回路内のマッピングノードは、以下を含むことができる。マッピングすべき副回路内の所与の数のノードnについて、ミクロ負荷が1ラインサイクルでエネルギー「e」を使用すると仮定すると、ラインサイクルaからラインサイクルa+2nまでの2n+1ラインサイクルについて、ラインサイクルごとにエネルギーの流れを測定するようにノードのすべてをセットアップすることができる。1002で、すべてのノードを、異なるラインサイクル上でノードのミクロ負荷をファイアするように設定することができる。ラインサイクルa+1上でノード1、a+3上でノード2、a+5上でノード3、以下同様であり、a+2n-1上でノードnとなる。ブレーカ回路内のすべてのノードを通る電力の流れを記録し、測定の完了時に、1004で、エネルギー測定値をノードからプロセッサによって取り出すことができる。ブランクサイクルからの測定値を、負荷が予想されるときの測定値から減じることもできる。時間サイクルa+tでのノードbを通るエネルギーの流れがE[b][t]と表される。   For example, a mapping node in a breaker circuit can include: Assuming that for a given number of nodes n in the subcircuit to be mapped, the microload uses energy "e" in one line cycle, for 2n + 1 line cycles from line cycle a to line cycle a + 2n All of the nodes can be set up to measure the energy flow every line cycle. At 1002, all nodes can be configured to fire the node's microload on different line cycles. Node 1 on line cycle a + 1, node 2 on a + 3, node 3 on a + 5, and so on, and node n on a + 2n-1. The flow of power through all nodes in the breaker circuit is recorded and upon completion of the measurement, at 1004, energy measurements can be retrieved from the nodes by the processor. The measurement from the blank cycle can also be subtracted from the measurement when the load is expected. The energy flow through node b at time cycle a + t is denoted E [b] [t].

次いで、所与のノードpのミクロ負荷がファイアされたラインサイクルと、ミクロ負荷がファイアされなかった隣接するサイクルの平均との間のエネルギーの流れの差の大きさを、以下の式を使用して計算することができる。
D[b][p]=|E[b][2p-1]-0.5*(E[b][2p-2]+E[b][2p]|
例えば、切替え可能負荷が観測されたかどうかを判定するためのしきい値が期待値の80%であった場合で、D[b][p]<0.2eである場合、ノードpは、ノードbの下流側にはない可能性がある。そうではなく、0.8e<D[b][p]<1.2eである場合、ノードpがノードbの下流側にある可能性がある。1006で、こうした条件が満たされない場合、測定は不確定とみなすことができ、測定を反復することができる。 The magnitude of the difference in energy flow between the line cycle fired at the given node p microload and the average of adjacent cycles where the microload was not fired is then calculated using the following formula: Can be calculated.
D [b] [p] = | E [b] [2p-1] -0.5 * (E [b] [2p-2] + E [b] [2p] |
For example, when the threshold for determining whether a switchable load is observed is 80% of the expected value, and D [b] [p] <0.2e, node p is node b It may not be downstream of Otherwise, if 0.8e <D [b] [p] <1.2e, node p may be downstream of node b. If these conditions are not met at 1006, the measurement can be considered indeterminate and the measurement can be repeated.

次いで、1008で、互いに対してどのノードが「上流側」または「下流側」である可能性があるかに関して判定を行うことができる。測定および計算のすべてが完了すると、各ノードは、それに関する切替え可能負荷の存在を検出したノード、すなわち「下流側」のノードのサブセットを有することができる。ノードが配線される方向に応じて、ノードがそれ自体の「下流側」にあること、またはないことを判定することができ、このことを使用して、所与のノードの配線の向き(例えば、電力の通る線路がアウトレットの下端ラグに来るか、それとも上端ラグに来るか)を判定することができる。ブレーカノード以外のノードの「下流側」の任意のノードを、介在ノードなしにブレーカに直接的に接続することできる。さらに、そのようなノードおよびブレーカのみによって検出された任意のノードは、そのような検出ノードのすぐ「下流側」でよい。ノードのすべてを反映することができるまで、したがってマッピングすることができるまで、このプロセスを反復することができる。さらに、データベースで回路トポロジを表現するために、各ノードについてのレコードは、ノードのすぐ「上流側」に対するポインタを含むことができる。したがって、1010で、回路マッピング情報を表すエントリのデータベースを作成することができる。   A determination can then be made at 1008 regarding which nodes can be “upstream” or “downstream” relative to each other. When all of the measurements and calculations are complete, each node can have a subset of nodes that have detected the presence of a switchable load associated therewith, ie, “downstream” nodes. Depending on the direction in which the node is wired, it can be determined that the node is “downstream” of itself or not, and this can be used to determine the wiring orientation of a given node (e.g., , Whether the track through which the power passes is at the lower end lug of the outlet or the upper end lug). Any node “downstream” of a node other than the breaker node can be directly connected to the breaker without an intervening node. Furthermore, any node detected only by such a node and breaker may be immediately “downstream” of such a detection node. This process can be repeated until all of the nodes can be reflected and thus mapped. Further, in order to represent the circuit topology in the database, the record for each node may include a pointer to the “upstream side” of the node. Accordingly, at 1010, a database of entries representing circuit mapping information can be created.

スイッチがオフ条件のために特定のノードに給電されない場合、そのノードを最初にマッピングすることができる。しかし、そうしたノードに対して電力が使用可能にされると、ノードは、プロセッサ(図1の中央コンピュータ102など)を介してそれ自体をネットワークに知らせることができ、次いでネットワークは、新たに見つかったノード(複数可)を、前述の同期およびマッピング方法と同様に同期およびマッピングすることを要求することができる。   If a switch does not power a particular node due to an off condition, that node can be mapped first. However, when power is enabled for such a node, the node can inform itself to the network via a processor (such as the central computer 102 in FIG. 1), and then the network is newly discovered. Node (s) can be required to be synchronized and mapped in a manner similar to the synchronization and mapping method described above.

ユーザは、システムインターフェースを介してシステムと対話することができる。図1に戻ると、中央プロセッサ102でシステムインターフェースを提示することができ、あるいはシステムインターフェースを、ブレーカパネル104自体の中もしくはその近く、またはノードと通信する他の任意の場所のディスプレイパネル112として一体化することができる。さらに、複数のシステムインターフェースを設けることができ、または複数のシステムインターフェースがシステムと対話することができる。例えば、図1に示されるような配電センタまたは中央コンピュータに取り付けられたディスプレイに加えて、またはその代わりに、情報を電力線を介してインターネットに送ることができ、またはルータを介してワイヤレスにリモート装置に送ることができ、またはネットワークを介して電話などに送ることができる。   The user can interact with the system via the system interface. Returning to FIG. 1, the system interface can be presented by the central processor 102, or the system interface can be integrated as a display panel 112 in or near the breaker panel 104 itself, or anywhere else communicating with the node. Can be In addition, multiple system interfaces can be provided, or multiple system interfaces can interact with the system. For example, in addition to or instead of a display attached to a distribution center or central computer as shown in FIG. 1, information can be sent to the Internet via a power line, or wirelessly via a router Can be sent to a telephone or the like via a network.

インターフェースは一般に、タッチスクリーンディスプレイ、マウス、キーボードなどの、ディスプレイおよびシステムと対話する機構を含むことができる。図11aに示されるように、ディスプレイは、選択された回路1106にマッピングされたブレーカボックス1102およびノード1104の表現を含むことができる。図11bに示されるように、回路1106内の所与のノード1104を選択することにより、ノードに何をプラグ接続することができるか、ノードの現電力使用量、および所与の時間枠にわたってノードで使用された電力に関する情報1108を表示することができる。他の情報または追加の情報も表示することができることを理解されたい。   The interface generally can include a mechanism for interacting with the display and system, such as a touch screen display, mouse, keyboard, and the like. As shown in FIG. 11 a, the display can include a representation of breaker box 1102 and node 1104 mapped to selected circuit 1106. As shown in FIG. 11b, by selecting a given node 1104 in circuit 1106, what can be plugged into the node, the current power usage of the node, and the node over a given time frame Information 1108 on the power used in can be displayed. It should be understood that other information or additional information can also be displayed.

システムはまた、各ノードで使用される電力、実際には各アウトレットレセプタクル(上端および下端)で使用される電力、ならびに他の多くの項目(例えば、温度、他の環境条件、厳密な電流引込みプロファイルなど)を監視することも可能にする。一実施例では、消費された電力、またはノードのうちの1つまたは複数に取り付けられた、所与の期間にわたる負荷を示すデータをプロセッサで受け取ることができる。このデータより、各ノードならびに集合的ノード(例えば、所与の部屋のノード、または所与の回路のノード)についての電力消費プロファイルを生成することができる。そのようなプロファイルは、秒、分、時間、日、週、月、または年を含む期間にわたって消費された電力を考慮することができるが、プロファイルはまた、電力使用量、電流引込み、力率、デューティサイクル、スタートアップ電流、シャットダウン電流、スタンドバイ電力、線間電圧、電流波形、時刻、日付、場所、および/または環境条件、あるいはそれらの相互相関などの他の変数も考慮することができる。さらに、電力コストに関するデータを使用して、コストプロファイルを展開することができる。相互相関は、2つ以上のデータセットにわたる類似性の尺度と理解することができる。例えば、電力消費と周囲温度、電灯負荷と時刻、スタートアップ電流と温度などである。   The system also uses the power used at each node, in fact the power used at each outlet receptacle (top and bottom), as well as many other items (e.g. temperature, other environmental conditions, exact current draw profile) Etc.) can also be monitored. In one example, the processor may receive data indicating consumed power or load over a given period of time attached to one or more of the nodes. From this data, a power consumption profile can be generated for each node as well as a collective node (eg, a node in a given room or a node in a given circuit). Such a profile can take into account the power consumed over a period that includes seconds, minutes, hours, days, weeks, months, or years, but the profile also considers power usage, current draw, power factor, Other variables such as duty cycle, startup current, shutdown current, standby power, line voltage, current waveform, time, date, location, and / or environmental conditions, or their cross-correlation may also be considered. In addition, data regarding power costs can be used to develop cost profiles. Cross-correlation can be understood as a measure of similarity across two or more data sets. For example, power consumption and ambient temperature, lamp load and time, startup current and temperature.

プロファイルからの所定の量の逸脱が検出された場合、警報を与えることができ、ノードへの電力を切断することができ、関連するブレーカを遮断することができる。所定の量は、プロファイル全体、または時刻に関係するプロファイルの所与のセグメントに基づくことができ、または特定の装置に基づくことができる。さらに、エネルギーの価格設定が1日の所与の時間の間に高くなることがある場合、所定の量は、コストに基づくことができる。   If a predetermined amount of deviation from the profile is detected, an alarm can be given, power to the node can be cut off, and the associated breaker can be shut off. The predetermined amount can be based on the entire profile, a given segment of the profile related to time, or can be based on a particular device. Further, if the energy pricing may be high during a given time of day, the predetermined amount can be based on cost.

図12aは、そのようなデータをユーザに対してどのように表示することができるかについての図である。例えば、ノードを建築物内の所与の部屋と関連付けることができ、様々な部屋の電力使用量に関して判定を行うことができ、図12aで示されるようなワット、ワット時、または図12bに示されるような貨幣単位などの様々な単位で電力使用量を分解することができる。建築物1202、部屋1204、および各部屋の電力使用量1206をユーザに対して表示することができる。参照のために、使用量をカラースケール1208によって定量化することができる。さらに、図13aに示されるように、特定の部屋の表現を作成することができ、部屋1304に関する電力使用量1302、ノード位置1306、またはアクティブノード1308などの情報を提供することができる。図13bに示されるように、特定のノードの解析も行うことができ、所与のノードでの使用量を求め、プロファイリングし(1310)、または解析することができる。   FIG. 12a is a diagram of how such data can be displayed to the user. For example, a node can be associated with a given room in a building, and a determination can be made regarding the power usage of various rooms, as shown in FIG. 12a in Watts, Watt hours, or FIG. 12b. The power consumption can be disassembled in various units such as monetary units. The building 1202, the room 1204, and the power usage 1206 of each room can be displayed to the user. For reference, usage can be quantified by the color scale 1208. Further, as shown in FIG. 13a, a representation of a particular room can be created and information such as power usage 1302, node location 1306, or active node 1308 for room 1304 can be provided. As shown in FIG. 13b, analysis of a particular node can also be performed, and usage at a given node can be determined, profiled (1310), or analyzed.

上記の例示から理解することができるように、システムは、ノードの物理的位置を仮想ダイアグラムと相関付けることができ、配線図内のノードの電気的位置を物理(現実の)ノードの位置と相関付けることができる。このことは、物理ノードに対するユーザ入力の手段を必要とし、例えば、ボタンを各ノードの正面に設けることができ、かつ/または特定のノードの位置に関してユーザによって検出可能とすることのできる音声信号、光信号、または他の信号を提供することもできる。   As can be seen from the above example, the system can correlate the physical position of the node with the virtual diagram and correlate the electrical position of the node in the wiring diagram with the position of the physical (real) node. Can be attached. This requires means of user input to the physical nodes, for example audio signals that can be provided on the front of each node and / or can be detected by the user with respect to the position of a particular node, Optical signals or other signals can also be provided.

本開示の別の態様は、ノードを通じて流れる電力、およびノードから流れる電力を含む、ノードのステータスを評価および監視することによってネットワークの安全性を監視することに関する。ワイヤおよび装置の電力網では、電力が意図されない方式で使用され、または「失われる」ときに、危険な条件が存在することがある。こうした方式のいくつかは、アーク(直列または並列)および高抵抗(接続またはワイヤの不良による)を含む。本開示は、ノードでのネットワークの電力、ノードからのネットワークの電力、およびノードを通るネットワークの電力を加算する手段を含み、「失われた」電力を識別することができる。本開示は、失われた電力を識別するだけでなく、電力が失われたのがどのノード間であるかも識別し、特定の問題を識別し、トラブルシューティングし、修正するための情報を提供するシステムのものである。   Another aspect of the present disclosure relates to monitoring network security by evaluating and monitoring the status of a node, including power flowing through and from the node. In wire and equipment power networks, dangerous conditions may exist when power is used or “lost” in an unintended manner. Some of these schemes include arc (in series or parallel) and high resistance (due to bad connections or wires). The disclosure includes means for adding network power at the node, network power from the node, and network power through the node, and can identify “lost” power. This disclosure not only identifies lost power, but also identifies which nodes lost power, and provides information to identify, troubleshoot, and correct specific problems Of the system.

一実施例では、上流側ノードに接続された1つまたは複数のノードを識別することができる。識別した後に、下流側ノード(複数可)から、下流側ノード(複数可)を通じて送られた電力と、上流側ノードによって送られた電力との差を求めることができる。上流側ノードによって送られた電力が、ノードネットワークから引き込まれ、またはノードネットワークを通じて引き込まれた測定電力よりも大きい場合、警報を与えることができ、かつ/またはブレーカを遮断することができる。   In one embodiment, one or more nodes connected to the upstream node can be identified. After identification, the difference between the power sent from the downstream node (s) through the downstream node (s) and the power sent by the upstream node can be determined. If the power sent by the upstream node is greater than the measured power drawn from or through the node network, an alarm can be given and / or the breaker can be shut off.

図1を参照すると、例えば、ブレーカノード9が、ノードPおよびQに電力を送る。この回路内で何らかの電力が失われる可能性を評価するために、システムはまず、それに関する他の下流側ノードが存在しない回路内のノードを識別する。この例では、ノードQは、この条件を満たす唯一のノードである(ブレーカ2の回路の場合、ノードD、H、G、およびIはすべてこの条件を満たす)。回路はまず、次の上流側ノード(P)のすぐ下流側の地点を調べることによって評価される。ネットワーク内のこの地点を通じて送られる電力(すなわち、ノードPによってノードQに送られる電力)は、ノードQでレセプタクルから引き込まれる電力に等しくなるはずである。そうでない場合、意図されない電力が、ノードPとQの間で、アーク、高抵抗、または他の状況を通じて失われた可能性がある。次いで、次の上流側ノード(この場合、ブレーカ9)のすぐ下流側の地点を評価して、ブレーカノード9によって送られる電力は、ノードPのレセプタクルから引き込まれる電力、およびノードPによってノードQに対して送られる電力に等しいはずである。したがって、安全な条件下では、ブレーカノード9によって送られる電力は、ノードPから(そのレセプタクルを通じて)引き込まれる電力と、ノードPからノードQに送られる電力との和に等しいはずである。そうでない場合、意図されない電力がブレーカノード9とノードPの間のネットワークのセグメント内で失われた可能性がある。この論理の拡張として、ブレーカノード9を通じて送られる電力は、ノードPおよびQから(それぞれのレセプタクルを通じて)引き込まれる組合せ電力と等しいはずである。   Referring to FIG. 1, for example, breaker node 9 sends power to nodes P and Q. In order to assess the potential for any power loss in this circuit, the system first identifies a node in the circuit for which no other downstream node exists. In this example, node Q is the only node that satisfies this condition (in the case of the circuit of breaker 2, nodes D, H, G, and I all meet this condition). The circuit is first evaluated by examining a point immediately downstream of the next upstream node (P). The power sent through this point in the network (ie, the power sent by node P to node Q) should be equal to the power drawn from the receptacle at node Q. Otherwise, unintended power may have been lost between nodes P and Q through arcing, high resistance, or other situations. Then, evaluating the point immediately downstream of the next upstream node (in this case, breaker 9), the power sent by breaker node 9 is the power drawn from the receptacle of node P, and by node P to node Q Should be equal to the power delivered to it. Thus, under safe conditions, the power delivered by breaker node 9 should be equal to the sum of the power drawn from node P (through its receptacle) and the power sent from node P to node Q. Otherwise, unintended power may have been lost in the network segment between breaker node 9 and node P. As an extension of this logic, the power sent through breaker node 9 should be equal to the combined power drawn from nodes P and Q (through their respective receptacles).

このようにして、ノードの復号ネットワークをセグメントごとに解析することができる。上述のような警報をインターフェースに供給することができ、次いでユーザは、問題を診断することができ、または問題を解決するのに役立つヒントの提供を受けることができる。複数のノードがブレーカと関連付けられていると識別することができ、各ノードについての電力消費を識別することができることを理解することができる。したがって、複数のノードの1つが電力を「失っている」場合、または2つのノード間のネットワークが電力を失っている場合、ネットワークのその部分を識別することができ、問題を修復することができる。   In this way, the decoding network of nodes can be analyzed for each segment. An alarm as described above can be provided to the interface, and the user can then be diagnosed with the problem or provided with hints to help solve the problem. It can be appreciated that multiple nodes can be identified as being associated with a breaker, and the power consumption for each node can be identified. Thus, if one of multiple nodes is losing power, or if the network between two nodes is losing power, that part of the network can be identified and the problem can be repaired .

上記の一例として、ノードQに給電するワイヤのうちの1つが緩んでいる場合、電流が不十分な接続の抵抗を通じてノードQのアウトレットのうちの1つから引き込まれる結果として、電圧降下を引き起こす可能性がある。電力がノードQから引き込まれていない場合、電力はノードPから送られず、条件は安全であるとみなされる。次いで、1kWを引き込む負荷をノードQからアウトレット上に配置することができ、ノードQは、ノードQから送達された電力を1kWとレポートするが、ノードPは、ノードQの方向に送られる電力を1.1kWとレポートすることができる。したがって、100Wは反映されず、システムで散逸されている。実際、失われる100Wは、緩んだ接続で散逸されている。実施される計算は、ノードPの後、かつノードQの前で100Wが失われたことを識別する。この条件は危険であるとみなすことができ、ブレーカを遮断することができる。別の例では、マウスがノードPとQの間の配線を噛む可能性があり、その結果、ワイヤ内のホットからニュートラルに故障電流が生じる。ノードPは、ノードQの方向に50Wの電力が送られたことをレポートすることができるが、ノードQは負荷がないことをレポートし、実際には、50Wがマウスで失われている。実施される計算は、ノードPの後、かつノードQの前で50Wが失われたことを識別することができる。この条件は危険であるとみなすことができ、ブレーカを遮断することができる。システムは、ノードPおよびノードQでの電圧を測定し、最初のケースではかなりの違いを観測するが、2番目のケースでは観測しないことにより、これら2つの条件を区別することができる。第3の例では、何らかの凝縮が、ノードPの前の配線上に生じ、2Wの電力を散逸することがある。システムは、ノード9によって送達される電力と、ノードPによって送られる2Wの電力の差を観測する。このことにより、システムは、この条件に対してユーザに警報することができる。2Wは、凝縮の蒸発を引き起こす可能性があり、障害が消える可能性がある。これらすべてのケースでは、失われる電力が回路の容量よりもかなり低いが、あるケースでは、危険となるのに十分である可能性があることに留意されたい。小さい障害電力は、大きい障害よりも長期間許容することができること、および何らかの誤差が測定値中に存在する可能性があり、したがって偽の警報を防止するために、動作のためのしきい値を、測定値中の通常の誤差によってトリガされないように十分に高く設定することができることを決定することができる。   As an example of the above, if one of the wires feeding node Q is loose, it can cause a voltage drop as a result of current being drawn from one of the outlets of node Q through an insufficiently connected resistor There is sex. If power is not drawn from node Q, power is not sent from node P and the condition is considered safe. A load that draws 1 kW can then be placed on the outlet from node Q, where node Q reports the power delivered from node Q as 1 kW, while node P has the power sent in the direction of node Q. It can be reported as 1.1kW. Therefore, 100W is not reflected and is dissipated in the system. In fact, the lost 100W is dissipated with a loose connection. The calculations performed identify that 100 W has been lost after node P and before node Q. This condition can be considered dangerous and the breaker can be shut off. In another example, a mouse can bite the wiring between nodes P and Q, resulting in a fault current from hot to neutral in the wire. Node P can report that 50W of power has been sent in the direction of node Q, but node Q reports that there is no load, and in fact 50W is lost in the mouse. The calculations performed can identify that 50 W has been lost after node P and before node Q. This condition can be considered dangerous and the breaker can be shut off. The system can distinguish between these two conditions by measuring the voltage at node P and node Q and observing significant differences in the first case, but not in the second case. In the third example, some condensation may occur on the wiring before node P and dissipate 2W of power. The system observes the difference between the power delivered by node 9 and the 2 W power sent by node P. This allows the system to alert the user to this condition. 2W can cause condensation to evaporate and the obstacles may disappear. Note that in all these cases, the power lost is much lower than the capacity of the circuit, but in some cases it may be sufficient to be dangerous. A small fault power can be tolerated for a longer period of time than a large fault, and some error may exist in the measurement, so to prevent false alarms, set a threshold for operation. It can be determined that it can be set high enough not to be triggered by normal errors in the measurement.

警報を提供し、またはブレーカを遮断するかどうかの決定は、システムの負荷および特性、持続時間、および/またはシステム測定誤差などの因子、ならびに他の因子を考慮に入れることができる。したがって、例えば、長期間にわたって少量の電力が「失われた」とき、または大量の電力が急速に「失われた」ときに、警報を与えることができることを理解することができる。複数のノードがブレーカに関連付けられていると識別することができ、各ノードについての電力消費を識別することができることも理解することができる。したがって、複数のノードの1つが電力を「失っている」場合、ノードを識別することができ、問題を修復することができる。   The decision to provide an alarm or shut off the breaker can take into account factors such as system load and characteristics, duration, and / or system measurement error, as well as other factors. Thus, it can be appreciated that an alarm can be given, for example, when a small amount of power is “lost” over a long period of time, or when a large amount of power is “lost” rapidly. It can also be appreciated that multiple nodes can be identified as being associated with a breaker, and the power consumption for each node can be identified. Thus, if one of the nodes “loses” power, the node can be identified and the problem can be repaired.

本開示の別の態様は、「アプライアンス」を取り付け、アプライアンスに給電し、かつ/またはアプライアンスと通信する手段として働くように、ノード(例えばアウトレットおよびスイッチ、接続箱など)およびその関連するエレクトロニクスを使用することに関する。アプライアンスは、1つまたは複数の有用な機能を有するエレクトロニクスと定義することができる。こうしたアプライアンスをアウトレットウォールプレート、スイッチウォールプレート、または接続箱カバーなどに埋め込み、または組み込むことができ、アプライアンスは、ノードから電力を引き込み、ノードと通信し、またはノードを介して通信する手段を含むことができる。こうしたアプライアンスはノードの通常の機能を妨害しないことに留意することは重要であり、アウトレットのレセプタクルはプラグに対して引き続き開かれ、スイッチは引き続き機能し、接続箱は引き続き電力を送り、以下同様である。こうしたアプライアンスは、既存のウォールプレートの形状因子に追従しないことがあり、特定のタイプの機能を収容するように1つまたは複数の寸法を修正することができる。こうしたアプライアンスは、とりわけ、非常照明、夜間光、環境モニタ、空気品質モニタ、アラーム、センサ、インターコム、サウンドモニタ、カメラを含むセキュリティ装置、電池バックアップ、ディスプレイ、および情報ポータルのような機能を含むことができる。図14は、ウォールプレート1404に一体化されたアプライアンス1402の一例を示す。この例では、アプライアンスはサーモスタットコントローラである。アプライアンスはインターフェース1406を提供し、この場合インターフェース1406は、日付、時刻、温度、暖房がオンであるかどうかなどをユーザに通知する。さらに、トグルキーおよび選択ボタンを含む、アプライアンスの使用のための機能制御1408が設けられる。加えて、アプライアンスは保護カバーを提供し、標準ウォールプレートとして機能することができる。   Another aspect of the present disclosure uses nodes (e.g., outlets and switches, junction boxes, etc.) and their associated electronics to serve as a means to attach an "appliance", power the appliance, and / or communicate with the appliance About doing. An appliance can be defined as an electronics having one or more useful functions. Such appliances can be embedded or incorporated into outlet wall plates, switch wall plates, junction box covers, etc., and appliances include means to draw power from, communicate with, or communicate with nodes Can do. It is important to note that these appliances do not interfere with the normal functioning of the node, the outlet receptacle continues to open to the plug, the switch continues to function, the junction box continues to deliver power, and so on. is there. Such appliances may not follow existing wall plate form factors and may be modified in one or more dimensions to accommodate a particular type of function. Such appliances include functions such as emergency lighting, night light, environmental monitors, air quality monitors, alarms, sensors, intercoms, sound monitors, security devices including cameras, battery backup, displays, and information portals, among others. Can do. FIG. 14 shows an example of the appliance 1402 integrated with the wall plate 1404. In this example, the appliance is a thermostat controller. The appliance provides an interface 1406, in which case the interface 1406 notifies the user of date, time, temperature, whether heating is on, etc. In addition, a function control 1408 for use of the appliance is provided, including toggle keys and selection buttons. In addition, the appliance provides a protective cover and can function as a standard wall plate.

図15aに示されるように、アプライアンスは、ウォールプレートとノードの間のインターフェースにより、ノードから電力を受けることができる。図1に示されるように、配電センタからブレーカを通じて、ノード1502、この例ではアウトレットに電力を供給することができる。アウトレット1502はいくつかの接点1504を含み、3つが図示されている。ウォールプレート1506も、フィンガまたはタブ1510上にいくつかの接点1508(図15bに図示)を含むことができ、接点1508は、アウトレット1502上の接点1504と係合することができる。接点は、アプライアンスが埋め込まれたウォールプレート1506に電力および/または通信を供給することができる。こうしたアプライアンスへの通信およびこうしたアプライアンスから通信は、ノードネットワーク配線を使用することを含めて、ワイヤレス手段および/またはワイヤード手段を通じて行うことができる。したがって、アプライアンス自体の上のインターフェースで、または上述のように、インターネット、イーサネット（登録商標）、電力線、または他のアクセス可能地点を介してなど、いくつかの場所でアプライアンスを制御または監視することができる。   As shown in FIG. 15a, the appliance can receive power from the node through an interface between the wall plate and the node. As shown in FIG. 1, power can be supplied from a distribution center through a breaker to a node 1502, in this example, an outlet. Outlet 1502 includes a number of contacts 1504, three of which are shown. The wall plate 1506 can also include a number of contacts 1508 (shown in FIG. 15b) on the fingers or tabs 1510, which can engage the contacts 1504 on the outlet 1502. The contacts can provide power and / or communication to the wall plate 1506 in which the appliance is embedded. Communication to and from such appliances can occur through wireless and / or wired means, including using node network wiring. Thus, the appliance can be controlled or monitored at several locations, such as at an interface on the appliance itself, or via the Internet, Ethernet, power line, or other accessible point as described above. it can.

一実施例では、アウトレット、スイッチ、または他のレセプタクルを通じて、ノードエレクトロニクスを通じてアプライアンスに電力を供給することができる。各ノードは、≦30ボルトおよび0から30ボルトの間のすべての値または増分を含む、一定の量の低電圧電力と、一定の量の通信帯域幅とを供給することができる。帯域幅は、所与の期間に通信チャネルを通過するデータの量と理解することができる。アプライアンスがノード電力レベルおよび通信帯域幅の限度内で動作することができる場合、アプライアンスは、電力と通信の両方に関してノードを使用することができ、アプライアンスが機能するのに必要な構成要素が著しく単純化される。図16は、アプライアンス1602への配電の例示的略図を示す。上述のように、アウトレット1606内のノードエレクトロニクス1604を通じて電力を供給することができる。アウトレット1606は、回路パネルなどの配電系統1608から電力を受けることができる。   In one example, the appliance can be powered through the node electronics through an outlet, switch, or other receptacle. Each node can supply a certain amount of low voltage power and a certain amount of communication bandwidth, including ≦ 30 volts and all values or increments between 0 and 30 volts. Bandwidth can be understood as the amount of data that passes through the communication channel in a given period. If the appliance can operate within the limits of the node power level and communication bandwidth, the appliance can use the node for both power and communication, and the components required for the appliance to function are significantly simpler It becomes. FIG. 16 shows an exemplary schematic diagram of power distribution to the appliance 1602. As described above, power can be supplied through the node electronics 1604 in the outlet 1606. The outlet 1606 can receive power from a power distribution system 1608 such as a circuit panel.

より大きい電力またはより広い通信帯域幅を必要とするアプライアンスについて、ノードによって課される制限なしに、アプライアンスが電力網から電力を引き込み、電力網を介して通信することを可能にするようにノードを構成することができる。言い換えれば、ウォールプレートは、依然としてアプライアンスと、ノード、例えばアウトレットとの間のインターフェースを提供することができるが、電力は、ノードエレクトロニクスの電源を通じて供給されない。こうした接点は、ノードネットワーク上で一般的に利用可能な電圧および電力(例えば110ボルト)および/または独立の通信経路を供給することができる。ノードエレクトロニクスは依然として、こうした接点に電力を送ることができ、かつ/またはそのような接点から供給される電力と対話する能力、例えば電流を制限し、電力をオンまたはオフに切り換え、電力を監視する能力などを有することができる。図17は、追加の2つの接点が30ボルトより高い電力と、ノードエレクトロニクスで利用可能なものよりも広い帯域幅を供給することを可能にする、上記で参照した3接点よりも多くの接点、例えば5接点1704を含むノード1702を示す。特定のアプライアンスの必要に応じて、アプライアンスは、それ自体の電源および/または通信システムを有することができ、ノードを主にインターフェースとして使用することができる。図18は、電力が、ノードエレクトロニクス1804の電源を迂回して、ノード、例えばアウトレット1806を通じてアプライアンス1802に供給される例示的略図を示す。以前のシナリオのいずれかでは、物理的接点以外の手段、例えば誘導結合によって通信および電力を達成することができることも想定される。標準アウトレットまたはスイッチねじタイプラグまたはアプライアンスからねじタイプラグまでのフライングリードとの電気的接続を行うように構成されるアプライアンス接点を通じてノードと電力および通信接続を確立することができることも想定される。このようにして、アプライアンスは、本明細書に記載のエレクトロニクス機能および電気的接点を有することがあり、または有さないことがある既存のスイッチおよびアウトレット設計との電力および通信を達成することができる。   For appliances that require more power or wider communication bandwidth, configure the node to allow the appliance to draw power from the power grid and communicate through the power grid without the restrictions imposed by the node be able to. In other words, the wall plate can still provide an interface between the appliance and a node, such as an outlet, but power is not supplied through the power supply of the node electronics. Such contacts can provide generally available voltage and power (eg, 110 volts) and / or independent communication paths on the node network. Node electronics can still send power to such contacts and / or the ability to interact with power supplied from such contacts, eg limit current, switch power on or off, and monitor power It can have the ability. Figure 17 shows more contacts than the three contacts referenced above, which allows the additional two contacts to provide higher power than 30 volts and a wider bandwidth than is available in node electronics. For example, a node 1702 including five contacts 1704 is shown. Depending on the needs of a particular appliance, the appliance can have its own power supply and / or communication system, and the node can be used primarily as an interface. FIG. 18 shows an exemplary schematic in which power is supplied to the appliance 1802 through a node, eg, outlet 1806, bypassing the power source of the node electronics 1804. In any of the previous scenarios, it is also envisioned that communication and power can be achieved by means other than physical contacts, such as inductive coupling. It is also envisioned that power and communication connections can be established with the node through standard outlets or switch contact lugs or appliance contacts configured to make electrical connections with flying leads from the appliance to the thread type lugs. In this way, the appliance can achieve power and communication with existing switch and outlet designs that may or may not have the electronics functionality and electrical contacts described herein. .

本開示の別の態様は、ネットワーク電力が利用可能ではないときにノードおよび/またはアプライアンスに給電する手段としてアプライアンスを使用することに関する。前述のように、ホット線とニュートラル線のどちらも利用可能であるときの最も直接的なケースを含めて、配電系統に接続されたノードで電力を抽出するいくつかの方式がある。例えば、あるスイッチ構成の場合のように、ニュートラル線が利用可能ではないとき、(ある既存の灯火スイッチのケースのように)ノードが電力を送っているとき、または負荷を通じて直列に電力を引き込んでいるときに変流器を使用することを含めて、電力を引き込む様々な方法がある。こうしたケースのそれぞれでは、ネットワークから電力を引き込んで、アプライアンスの一部である1つまたは複数のエネルギー貯蔵装置を充電することができる。こうした装置は、とりわけ、電池またはコンデンサを含むことができる。前述のノード接点を通じて、ネットワーク電力が利用可能ではなく、または抽出することが便利でないときに、エネルギー貯蔵装置は、通信、監視、またはノードが実施できるような他の機能のためにノードエレクトロニクスに給電することができる。さらに、ネットワーク電力がないときに、アプライアンス自体に給電するためにこうしたエネルギー貯蔵装置を使用することができる。アプライアンスではなく、ノード自体の中にエネルギー貯蔵装置(複数可)を含めることができることも想定される。   Another aspect of the present disclosure relates to using an appliance as a means to power nodes and / or appliances when network power is not available. As mentioned above, there are several ways to extract power at nodes connected to the distribution system, including the most direct case when both hot and neutral lines are available. For example, when a neutral line is not available, as in some switch configurations, when a node is sending power (as in some existing light switch cases), or drawing power in series through a load. There are various ways to draw power, including using a current transformer when in use. In each of these cases, power can be drawn from the network to charge one or more energy storage devices that are part of the appliance. Such a device can include, among other things, a battery or a capacitor. Through the aforementioned node contacts, when network power is not available or convenient to extract, the energy storage device powers the node electronics for communication, monitoring or other functions that the node can perform can do. In addition, such energy storage devices can be used to power the appliance itself when there is no network power. It is envisioned that the energy storage device (s) may be included within the node itself, rather than the appliance.

本開示の別の態様は、固有シリアル番号を使用して、ネットワークに接続される装置を識別する手段に関する。例えば壁レセプタクルにプラグ接続することのできるこうした装置は、電流を測定することのできるノードがシリアル番号を識別することができるように、装置で使用される電流を変調する手段(例えばチップ)を含むことができる。本明細書では、シリアル番号は、一般的な方式で(例えば、ストーブ、冷蔵庫など)、または特定の方式で(例えば、冷蔵庫の厳密な型)装置を識別するのに使用することのできる1つまたは複数の識別番号、文字、パルス、信号、波形、またはそれらの系列と理解することができる。シリアル番号が識別されると、ノード(分散処理を介して)または中央処理装置が、データベースを通じて装置を識別することができる。このデータベースは、メーカ、モデル番号、製造情報、期待されるモードおよび電力引込み、保守情報などの情報を含むことができ、それらのすべてを使用して、他の様々な用途の中でもとりわけ、問題を識別し、保守をスケジューリングし、製品の使用に関する市場調査を提供することができる。データベースはローカルに利用可能でよく、またはインターネット、ケーブル、電話などの様々な手段を通じてアクセス可能でよい。回路から電力を引き込むような装置をマッピングするようにシステムを構成することもできる。   Another aspect of the present disclosure relates to means for identifying a device connected to a network using a unique serial number. Such a device that can be plugged into a wall receptacle, for example, includes means (e.g., a chip) to modulate the current used in the device so that a node capable of measuring current can identify the serial number. be able to. As used herein, a serial number is one that can be used to identify a device in a general manner (e.g., stove, refrigerator, etc.) or in a particular manner (e.g., the exact type of a refrigerator). Or it can be understood as a plurality of identification numbers, letters, pulses, signals, waveforms, or sequences thereof. Once the serial number is identified, the node (via distributed processing) or the central processing unit can identify the device through the database. This database can contain information such as manufacturer, model number, manufacturing information, expected mode and power draw, maintenance information, etc., all of which can be used to troubleshoot, among other various applications. Identify, schedule maintenance, and provide market research on product usage. The database may be available locally or may be accessible through various means such as the Internet, cable, telephone. The system can also be configured to map devices that draw power from the circuit.

装置は、回路またはチップを使用して、切替え可能負荷を介して一続きの小さい電流パルスを生成することにより、例えば、埋め込まれたシリアル番号を通信することができる。この記述情報をチップでサイクルごとに生成することができる。さらに、チップは、偶数サイクルで電力引込みを通じてシリアル番号を生成することができ、奇数サイクルでそのシリアル番号の反対を生成することができる。電力引込みは、サイクルごとに同じでよいとき、組合せ信号を減じて(電力+シリアル番号)、より容易に識別可能なシリアル番号を生成することができる。電流を測定することのできるノードは、このシリアル番号を検出して、それをコンピュータに通信することができ、次いでコンピュータは、既存のデータベースから負荷についての有用な情報を抽出することができる。   The device can communicate, for example, an embedded serial number by using a circuit or chip to generate a series of small current pulses through a switchable load. This descriptive information can be generated on a chip-by-cycle basis. In addition, the chip can generate a serial number through power pull in even cycles and can generate the opposite of that serial number in odd cycles. When power draw can be the same from cycle to cycle, the combined signal can be subtracted (power + serial number) to generate a more easily identifiable serial number. A node capable of measuring current can detect this serial number and communicate it to a computer, which can then extract useful information about the load from an existing database.

さらに、システムは、装置の使用パラメータ(例えば電力引込み、デューティサイクル、スタートアップ電流など)および/または装置のシリアル番号を中央収集ポイントに通信することができ、それを、最終的には、インターネットまたは他の手段を通じて遠隔位置に送ることができ、最終的には、市場調査または製品調査のために製造業者に戻すことができる。   In addition, the system can communicate device usage parameters (e.g., power draw, duty cycle, start-up current, etc.) and / or device serial number to a central collection point, which is ultimately the Internet or other Can be sent to a remote location through the means and eventually returned to the manufacturer for market research or product research.

さらに、システムは、診断のために装置と対話することができる。装置が「既知」の装置であるか、それとも「匿名」の装置であるかに関わらず、電力引込みを経時的に監視することができ、装置について平均または特定の使用プロファイルを生成することができる。電力引込みの変化がその結果として生じる可能性のある、故障した構成要素、最適以下の動作条件、または他の潜在的問題を識別するために、こうしたプロファイルからの逸脱を検出し、監視し、レポートすることができる。さらに、こうしたパターンから、ノードは、装置に対する電力をシャットダウンすべきかどうか、またはシャットダウンすべきときを判定することができ、またはその前に、建築物所有者、保守要員、または居住者に潜在的問題を警報するシステム警告を送ることができる。   In addition, the system can interact with the device for diagnosis. Regardless of whether the device is a “known” or “anonymous” device, power draw can be monitored over time and an average or specific usage profile can be generated for the device . Detect, monitor, and report deviations from these profiles to identify failed components, suboptimal operating conditions, or other potential problems that may result in power draw changes. can do. In addition, from these patterns, the node can determine whether or when power to the equipment should be shut down, or before that, potential problems to the building owner, maintenance personnel, or residents. You can send a system alert to alert you.

他の安全システムも本明細書で企図される。例えば、2つ以上のプロングがレセプタクルに同時に挿入されるとき、またはレセプタクルに完全に挿入されるときにのみレセプタクルが電力をオンにすることができるようにノードをプログラムすることができる。プロングがレセプタクルから取り外されたとき、レセプタクルは、アウトレットに対する供給電力を除去または切断することができる。回路およびセンサは、プロングの挿入についてアウトレットを監視することができ、プロングを受けたとき、供給電力を再びレセプタクルに印加することができる。   Other safety systems are also contemplated herein. For example, a node can be programmed so that the receptacle can turn on power only when two or more prongs are inserted into the receptacle at the same time or fully inserted into the receptacle. When the prongs are removed from the receptacle, the receptacle can remove or disconnect power supplied to the outlet. Circuits and sensors can monitor the outlet for prong insertion, and when receiving the prong, supply power can be reapplied to the receptacle.

上記の説明は例示のために提示されたものである。上記の説明は、網羅的なものではなく、開示された厳密なステップおよび/または形態に本開示を限定するものでもなく、明らかに、上記の教示に照らして多数の修正形態および変形形態が可能である。本発明の範囲は、本明細書に添付の特許請求の範囲によって定義されるものとする。   The above description has been presented for purposes of illustration. The above description is not exhaustive and is not intended to limit the disclosure to the precise steps and / or forms disclosed, and obviously many modifications and variations are possible in light of the above teachings. It is. The scope of the invention is to be defined by the claims appended hereto.

102 中央プロセッサ
104 ブレーカボックス
106 回路
108 回路
110 回路
112 インターフェース
114 コンピュータ
116 モバイルコンピュータ
120 リモート位置
122 インターフェース
202 電源
204 電力源
206 電力線
207 ニュートラル線
208 マイクロコントローラ
210 通信機能
212 電力測定機能
214 切替え可能ミクロ負荷
216 カップラ
300 アウトレットノード
302 エレクトロニクス
304 切替え可能ミクロ負荷
306 外部電流センサ
306a 外部電流センサ
308 電流センサ
310 電流センサ
312 電流センサ
400 2路スイッチノード
402 エレクトロニクス
404 スイッチ
406 外部センサ
406a 外部センサ
408 電流センサ
502 エレクトロニクス
503 切替え可能ミクロ負荷
506 外部センサ
506a 外部センサ
508 電流センサ
602 ピグテール構成
606 幹線路
608 ショートワイヤ
610 ワイヤナット
612 スルー構成
614 外部センサ
703 システムエレクトロニクス
704 通信チャネル
706 チャネル
710 切替え可能負荷
712 GFIセンサおよび/または他のエレクトロニクス
1102 ブレーカボックス
1104 ノード
1106 回路
1202 建築物
1204 部屋
1206 各部屋の電力使用量
1208 カラースケール
1302 電力使用量
1304 部屋
1306 ノード位置
1308 アクティブノード
1402 アプライアンス
1404 ウォールプレート
1406 インターフェース
1408 機能制御
1502 ノード
1504 接点
1506 ウォールプレート
1508 接点
1602 アプライアンス
1604 ノードエレクトロニクス
1606 アウトレット
1608 配電系統
1702 ノード
1704 接点
1802 アプライアンス
1804 ノードエレクトロニクス
1806 アウトレット 102 Central processor
104 Breaker box
106 circuits
108 circuits
110 circuits
112 interface
114 computers
116 Mobile computer
120 Remote position
122 interface
202 power supply
204 Power source
206 Power line
207 Neutral Line
208 microcontroller
210 Communication function
212 Power measurement function
214 Switchable micro load
216 Coupler
300 Outlet node
302 Electronics
304 Switchable micro load
306 External current sensor
306a External current sensor
308 Current sensor
310 Current sensor
312 Current sensor
400 2-way switch node
402 Electronics
404 switch
406 External sensor
406a External sensor
408 Current sensor
502 electronics
503 Switchable micro load
506 External sensor
506a External sensor
508 current sensor
602 pigtail configuration
606 trunk line
608 short wire
610 wire nut
612 through configuration
614 External sensor
703 system electronics
704 communication channel
706 channels
710 Switchable load
712 GFI sensor and / or other electronics
1102 Breaker box
1104 nodes
1106 circuit
1202 buildings
1204 rooms
1206 Electricity consumption in each room
1208 color scale
1302 Electricity consumption
1304 rooms
1306 Node position
1308 active node
1402 appliance
1404 Wall plate
1406 interface
1408 Function control
1502 nodes
1504 contacts
1506 Wall plate
1508 contacts
1602 appliance
1604 node electronics
1606 Outlet
1608 Power distribution system
1702 nodes
1704 contacts
1802 appliance
1804 Node Electronics
1806 Outlet

Claims (9)

ソケットを含むアウトレットまたはスイッチを備えるノードを備え、前記アウトレットまたはスイッチは、ノードエレクトロニクスを含んでいて、前記ノードエレクトロニクスは、マイクロコントローラと、30ボルト以下の電圧を供給するように構成された低電圧電源と、第1組の接点とを含んでいて、
更に、前記ノードに取り付け可能かつ取り外し可能なアプライアンスであって、前記第1組の接点と係合して、前記低電圧電源を通じて前記アプライアンスに電力を供給し、かつ前記マイクロコントローラから前記アプライアンスに通信を供給するように構成された第2組の接点を含むアプライアンスを備え、
前記アプライアンスが、前記アウトレットまたはスイッチに対するアクセスを実現する開口を画定する、
システム。 A node comprising an outlet or switch including a socket, the outlet or switch including node electronics, wherein the node electronics is configured to provide a microcontroller and a voltage of 30 volts or less And a first set of contacts,
An appliance attachable to and removable from the node, wherein the appliance engages the first set of contacts to supply power to the appliance through the low voltage power source and communicates from the microcontroller to the appliance Comprising an appliance including a second set of contacts configured to supply
The appliance defines an opening that provides access to the outlet or switch;
system. 前記アプライアンスが、追加のアウトレットまたはスイッチに対するアクセスを実現する複数の開口を有する請求項1に記載のシステム。   The system of claim 1, wherein the appliance has a plurality of openings that provide access to additional outlets or switches. 前記アプライアンスが、環境センサ、サーモスタット、非常光、夜間光、空気品質モニタ、アラーム、センサ、インターコム、サウンドモニタ、セキュリティ装置、電池バックアップ、ディスプレイ、リモートコントロールリレー、コマンドセンタ、または情報ポータルのうちの1つまたは複数である請求項1に記載のシステム。   The appliance is an environmental sensor, thermostat, emergency light, night light, air quality monitor, alarm, sensor, intercom, sound monitor, security device, battery backup, display, remote control relay, command center, or information portal 2. The system of claim 1, wherein the system is one or more. 前記ノードがさらに、前記アプライアンスに30ボルトより高い電力を供給するように構成される請求項1に記載のシステム。   The system of claim 1, wherein the node is further configured to provide power greater than 30 volts to the appliance. 前記アプライアンスがワイヤレスに通信することができる請求項1に記載のシステム。   The system of claim 1, wherein the appliance is capable of communicating wirelessly. 前記アプライアンスが選択ボタンを含む請求項1に記載のシステム。   The system of claim 1, wherein the appliance includes a selection button. 前記ノードエレクトロニクスが帯域幅を提供し、前記アプライアンスが前記帯域幅内で動作する請求項1に記載のシステム。   The system of claim 1, wherein the node electronics provides bandwidth and the appliance operates within the bandwidth. ノードに取り付け可能かつ取り外し可能なアプライアンスであって、前記ノードが、ソケットを含むアウトレットまたはスイッチを含み、前記アウトレットまたはスイッチは、ノードエレクトロニクスを含んでいて、前記ノードエレクトロニクスは、30ボルト以下の電圧を供給するように構成された低電圧電源と、マイクロコントローラと、第1組の接点とを含んでいて、前記アプライアンスが、前記ノードを第1組の接点と係合させて、前記低電圧電源から30ボルト以下の電圧の電源を引き込み、かつ前記マイクロコントローラから通信を受信する第2組の接点を含み、前記アプライアンスが、さらに、前記ノードアウトレットまたはスイッチへのアクセスを実現するように構成された開口を含む、
アプライアンス。 An appliance attachable to and removable from a node, wherein the node includes an outlet or switch including a socket, the outlet or switch including node electronics, wherein the node electronics has a voltage of 30 volts or less. Including a low voltage power source configured to supply, a microcontroller, and a first set of contacts, wherein the appliance engages the node with the first set of contacts from the low voltage power source. A second set of contacts that draws power at a voltage of 30 volts or less and receives communications from the microcontroller, the appliance further configured to provide access to the node outlet or switch including,
Appliance. 前記ノードエレクトロニクスが電力を別な方法で入手できないとき、前記アプライアンスが、前記ノードに電力を供給するように構成される請求項8に記載のアプライアンス。   9. The appliance of claim 8, wherein the appliance is configured to supply power to the node when the node electronics is otherwise unavailable for power.